[반준환의 미국 스몰캡(38)]구글에 1GW 지열발전 전력공급 계약한 퍼보에너지
미국의 전력부족은 새로운 이슈가 아니지만 상황은 계속 악화되고 있다. 특히 문제는 AI 인공지능 서비스를 가동하는 데이터센터의 전력수요가 당초 예상을 훨씬 상회하는 수준으로 늘어나고 있다는 점이다.
골드만삭스가 추산한 미국 데이터센터 전력 수요는 지난해 31GW에서 올해 41GW, 내년 66GW로 뛴다. 올해 늘어나는 10GW는 원전 10기, 내년 25GW는 원전 25기 분량이다. 미국 에너지부는 2030년까지 새 전력 100GW가 없으면 정전 시간이 연 8시간에서 800시간으로 100배 늘어난다고 경고했다. 100GW는 한국 전체가 한여름에 쓰는 전기와 맞먹는다. 원전 뿐 아니라 사막 태양광발전, 해상풍력발전 등 전기만 만들 수 있다면 가리지 않는게 지금 현실이다.
문제는 대부분의 발전설비가 들어서고 가동되는데 상당한 시간이 걸리는데다 단점도 적지 않다는 점이다. 태양광은 흐린 날씨나 밤에는 가동하지 못하고 풍력도 바람에 철저히 의존한다. 가스발전은 탄소를 뿜고, 소형원자로(SMR)는 빨라야 2030년이다. 수소연료전지 등 과거에는 수익성이 맞지 않는다고 여겨졌던 기술이 부상하는 이유다. 퍼보에너지는 지열 에너지로 전기를 생산하는 기술을 가지고 있는데 최근 월가의 주목을 받고 있다.
퍼보에너지는 유전에서 시추공을 뚫던 젊은 엔지니어 팀 래티머(Tim Latimer)가 설립한 회사다. 래티머는 대학 졸업 후 2012년 호주 광산기업 BHP의 시추 엔지니어로 일했다. 근무지는 퍼미안과 이글포드, 미국 셰일가스 개발의 중심지였다. 그는 여기서 근무하면서 다양한 시추기술 노하우를 습득했다. 과거에는 수직으로 파던 시추공을 옆으로 눕혀 뚫거나 물로 암반을 깨는 식이었다. 시추구간이 길수록 땅속의 열이 높아지는데, 이를 제대로 처리하지 못하면 새어들어온 물이 순간 증발하며 생기는 폭발사고가 터지기도 한다.
지열문제를 고민하던 래티머는 어느날 기름 대신 지열을 에너지로 활용하는 방안을 생각했다. 사실 지열발전은 새로운 기술이 아니지만 이를 상용화하는 건 다른 문제다. 지열발전이 가능하려면 물이 새는 틈이 있는 땅을 찾아야 한다. 기존 지열발전은 온천처럼 뜨거운 물이 저절로 올라오는 곳에서만 가능했다. 아이슬란드나 캘리포니아 가이저스처럼 화산지대에 한정된 이유다.
래티머는 셰일가스를 시추하던 경험을 살려 시추공에 물을 주입하는 기술을 연구하기로 결심, BHP를 그만두고 스탠퍼드 대학원에 입학했다. MBA와 환경자원 석사를 동시에 밟던 그는 지열 저류층을 연구하던 잭 노벡(Jack Norbeck)을 만났다. 시추 실무자와 지하 시뮬레이션 전문가의 결합이었다. 두 사람은 2017년 5월 휴스턴에서 퍼보에너지를 세웠다. 빌 게이츠의 브레이크스루에너지벤처스, 셰일 대기업 데본에너지, 구글 등이 투자자로 들어왔다. 노벡은 지금도 최고기술책임자(CTO)를 맡고 있다.
두 사람이 세운 퍼보에너지는 '강화지열시스템(EGS)'이라는 기술을 토대로 한다. 이름은 어렵지만 구조는 한국의 온돌과 유사하다. 지하 3㎞ 아래 화강암은 200℃가 넘는다. 여기까지 우물을 수직으로 뚫은 뒤 옆으로 눕혀 2㎞를 더 판다. 이런 우물을 두 개 나란히 뚫는다. 하나는 물을 넣는 주입정, 하나는 뜨거운 물을 뽑는 생산정이다. 두 우물 사이 암반을 셰일처럼 수십 번 쪼개서 물길을 낸다.
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차가운 물을 넣으면 암반을 지나며 데워지고, 옆 우물로 뜨겁게 올라온다. 이 열로 터빈을 돌린다. 지금은 우물 두 개가 아니라 여러 개를 와인 진열대처럼 층층이 배치하는 '와인랙' 설계로 진화했다. 우물 하나가 담당하는 암반 부피가 커지고 물길이 겹치지 않는다. 케이프 스테이션에서 가장 깊은 우물은 총 연장 6054m다. 롯데월드타워 11개를 세운 깊이다.
일반 지열발전은 자연이 만들어 준 온천을 찾아다녀야 하는데 반해, 퍼보는 뜨거운 암반만 있으면 어디든 발전소를 만든다. 입지 제약이 사라진 것이다. 퍼보에너지의 발전소는 이탈리아 터보덴(미쓰비시중공업 자회사)의 바이너리 발전기를 쓴다. 뜨거운 물로 끓는점이 낮은 액체를 데워 터빈을 돌리는 방식이다.
퍼보에너지의 경쟁력은 지하구조를 파악하는 시뮬레이션, 분석력에 있다. 시추공에 광섬유 케이블을 넣어 암반이 깨지는 소리와 물이 흐르는 온도를 분석하는 방식인데 셰일 업계의 분산음향감지(DAS) 기술을 활용한 것이다. 어디가 막혔고 어디로 물이 새는지 지상에서 볼 수 있다. 노벡이 스탠퍼드에서 연구한 시뮬레이션이 여기에 얹힌다.
지열발전 업체는 많지만 퍼보에너지가 주목받은 것은 시추 데이터가 확실했기 때문이다. 2022년 네바다의 첫 시추공은 70일만에 완성됐는데 2024년 유타 케이프 스테이션에서는 기간이 21일로 줄었다. 지열발전소의 비용 중 상당액은 시추공을 뚫는데 드는데, 퍼보에너지는 성공률이 무척 높다. 당초 회사가 예상한 성공률은 18%였는데 실제로는 35%가 나왔다. 2025년 6월에는 깊이 4805m, 271℃ 시추공을 16일 만에 뚫었다. 올해 7월에는 총 연장 5928m, 수평구간 2286m, 238℃ 시추공을 21일에 완성했다. 첫 케이프 때 보다 시추 속도가 143% 빨라졌다.
전력생산 성과도 좋아지고 있다. 1세대는 생산정 하나에서 3㎿를 냈다. 2세대는 10㎿, 지금 뚫는 3세대는 15㎿다. 시추공이 12cm에서 두배 이상으로 굵어졌고 길이도 914m에서 2286m로 늘어나면서 전력생산의 원천이 되는 지열도 177℃에서 221℃로 올라갔기 때문이다. 설비투자비는 ㎾당 2025만원(1만5000달러) 수준이었는데 이게 945만원(7000달러)로 낮아지더니 현재는 743만원(5500달러) 수준까지 개선됐다. 업계에서는 수평구간 4572m, 260℃ 이상, 생산정당 25㎿, ㎾당 405만원(3000달러)이 규모의 경제로 연결되는 포인트로 본다.
퍼보에너지는 현재 헬머리치앤페인(H&P) 시추기 3대를 돌린다. 한 대당 월 1.5개, 연 54개 시추공을 만들수 있다. 연 400㎿ 이상을 지을 수 있는 속도다. 3세대 시추공은 이전 세대보다 같은 비용에 27% 더 많은 전기를 낸다. 기술 검증도 끝났다. 퍼보에너지의 네바다 '프로젝트 레드'는 데이터센터용 시범단지였음에도 2023년 가동 후 600일 넘게 돌며 가동률 98.4%를 기록했다. 시추공을 다시 손본 적도 없으며 500일간 온도 하락은 1.4℃에 그쳤다. 케이프 스테이션 시험 우물은 생산정 하나에서 10㎿ 이상을 뽑았다. 프로젝트 레드의 3배다.
퍼보에너지는 이달 1일 주요 주주이기도 한 구글과 초대형 전력공급 계약을 체결했다. 유타주 사막 지하에서 뽑아낸 지열 전기 396㎿를 15년간 구글에 공급한다는 내용이었다. 구글은 600㎿를 추가로 사는 옵션까지 제시했고, 이를 합치면 1GW에 육박한다. 원전 1기 규모로 미국 지열 발전 역사상 최대 계약이다. 계약이 공개된 당일 퍼보에너지 주가는 장중 30% 이상 올랐다.
구글 외에도 다수의 데이터센터 업체들이 퍼보에너지를 주목하고 있다. 이유는 복합적인데 가장 큰 건 전력설비를 구축하는데 드는 기간이 짧다는 점이다. 구글이 투자한 SMR 기업 카이로스파워의 첫 원자로는 2030년, 500㎿ 완성은 2035년이다. 반면 퍼보에너지는 2028년 3분기 첫 물량을 준다. 래티머는 2분기 실적발표에서 "2030년 이전에 무탄소 기저전력이 필요한 기업에게 퍼보는 사실상 유일한 선택지"라고 말했다.
가격도 경쟁력이 있다. 회사가 협상 중인 PPA 단가는 ㎿h당 13만5000~17만5500원(100~130달러)이다. 투자은행 라자드가 집계한 신규 원전 발전단가 19만~29만8000원(141~221달러), 가스 첨두발전 15만5000~29만8000원(115~221달러)보다 싸다.
태양광과 비교해서 필요한 부지면적이 작고 자원회수율이 뛰어나다는 점도 강점이다. 2GW급 케이프 스테이션 전체 부지가 2.55㎢인데, 이는 같은 용량 태양광 부지의 20분의 1 수준이라는 게 원리서치 분석이다. 물은 지하에서 순환하며 83%의 이용률을 보인다. 태양광(20%대)의 4배다. 미국 국립재생에너지연구소(NREL) 기준 생애주기 탄소배출은 ㎾h당 37g으로 가스발전(486g)의 13분의 1, 석탄(1001g)의 27분의 1이다.
이에 더해 퍼보에너지는 전기가 남을 때 물을 땅속에 눌러 뒀다가 필요할 때 뽑는 '지하 배터리(FervoFlex)' 실험에도 성공했다. 12시간 충방전을 5회 반복했다. 지열발전이 화력발전과 달리 무탄소 전력을 생산한다는 점도 메리트다. 캘리포니아는 2021년 발전사에 날씨와 무관한 무탄소 전원 1000㎿ 확보를 의무화했다.
현재 퍼보에너지의 확정 PPA는 6월 말 기준 658㎿, 여기에 이번 구글 396㎿가 더해졌다. 수주잔고는 6월 말 9조7200억원(72억달러)이다. 아직 매출이 없는 회사가 15년치 매출을 미리 받아 둔 셈이다. 구글은 3월 최대 3GW를 우선 구매하는 기본계약도 맺었다. 협상 중인 고객은 하이퍼스케일러 50%, 전력회사 35%, 산업체 15% 비중이다. 최근에는 송전망을 거치지 않고 데이터센터 옆에 발전소를 붙이는 '전용 발전(BTM)' 모델도 밀고 있다. 송전 요금이 없고, 데이터센터가 커지면 50㎿ 단위 '지오블록'을 옆에 이어 붙이면 된다. 연내 첫 BTM 계약 발표가 예고돼 있다.
물론 경쟁사들의 행보도 빠르다. 차세대 지열발전 기술은 크게 두가지로 나뉘는데 퍼보에너지와 세이지지오시스템즈는 암반을 깨서 물을 흘리는 방식을 택하고 있다. 반면 캐나다 이버(Eavor)와 미국 XGS에너지는 파이프를 땅속에 묻고 그 안에서만 물을 돌리는 방식이다. 라디에이터를 땅에 묻는 셈이다.
이버 방식의 장점은 암반을 깨지 않으니 지진 위험이 없고 물을 잃지 않는다는 것이다. 메타가 XGS와 뉴멕시코 150㎿를 계약한 이유도 '물 사용 제로'였다. 단점은 열교환 면적이 파이프 표면으로 제한된다는 점이다. 이버가 지난해 12월 독일에서 가동한 첫 발전소는 16㎞짜리 우물을 4쌍 뚫고도 전기 출력이 8㎿다. 퍼보 케이프 시추공 한 개 출력에 못 미친다. 독일 정부 보조 단가는 ㎿h당 약 250유로다.
세이지는 퍼보와 같은 방식이지만 6㎞ 깊이까지 파서 압력으로 물을 밀어내는 '압력 지열'을 쓴다. 메타와 150㎿를 계약했고 올해 1월 지열 1위 오맷테크놀로지스가 이끄는 1310억원(9700만달러) 투자를 받았다. 아직 상업 발전소는 없다. 퀘이즈에너지는 전자레인지 원리의 밀리미터파로 암반을 녹여 20㎞까지 파겠다는 회사다. 현재 시추 기록은 100m다.
기존 강자 오맷은 전 세계 1.3GW 지열·태양광을 운영하지만 자연 온천형이다. 신규 부지가 거의 없다. 올해 1월 데이터센터 기업 스위치와 맺은 계약이 13㎿에 그친 이유다. 퍼보에너지와의 차별점은 상업성이다. 25개 이상 시추공을 뚫고 시추시간 75%, 미터당 시추비용을 70%나 줄인 퍼보에너지는 각종 수치를 오픈하고 있지만, 나머지 기업들은 이를 공개하지 않는다.
퍼보에너지의 직원은 260명 가량인데 대부분이 연구개발과 현장 엔지니어로 구성되고 셰일 업계 출신이 특히 많다. 사고율(TRIR) 0.34는 석유업계 기준으로도 우수한 수준이다. 경영진과 주주구성도 좋다. HP와 이베이 CEO를 지낸 멕 휘트먼이 선임 사외이사로 일하고 있으며. 쉘 최고재무책임자 출신 제시카 울, 데본에너지 최고기술책임자 트레이 로우가 보드 멤버다. 데본에너지는 셰일 대기업이자 최대주주로 지분 12.5%를 보유하고 있다.
퍼보에너지는 특히 셰일 유전을 개발하는 업체들의 장비와 노하우를 활용하는 구조를 활용하고 있다. 재무적 투자자들도 탄탄하다. 바클레이즈·JP모건·MUFG 등 8개 은행이 5689억원(4억2140만달러) 프로젝트 파이낸싱을 댔다. 차세대 지열에 은행권이 붙은 첫 대형 프로젝트 파이낸싱으로 평가받는다.
아쉬운 점은 아직 퍼보에너지의 재무제표가 충실하지 못하다는 점이다. 지난해 매출 1억9000만원, 순손실 780억원(5779만달러), 2024년 순손실 555억원(4111만달러)이었다. 올해 상반기 매출도 2억원(17만4000달러)에 불과하고 순손실은 1184억원(8774만달러)이다. 하지만 현금은 충분한 기업이다. 퍼보에너지는 올해 5월 뉴욕증시에 상장하면서 2조7500억원(20억4000만달러)을 조달했고 이 자금이 고스란히 남아있다.
건설 중인 자산은 1조6700억원(12억3500만달러)이고 하반기 설비투자 계획은 1조1500억~1조2150억원(8억5000만~9억달러)이다. 2027년말까지는 자금에 큰 문제가 없다. 반면 케이프 스테이션 1단계 100㎿(33㎿ 지오블록 3개)가 올 연말~내년초 본격적인 가동에 들아갈 계획이라 매출수치도 늘어날 예정이다. 퍼보에너지의 계획상 현재 개발부지는 2630㎢, 파이프라인은 50GW를 넘는다.
월가에서는 퍼보에너지의 가능성을 높게 보고 있으나 투자-매출-순익으로 돌아가는 선순환 구도가 언제 완성되는지 지켜봐야 한다는 분석도 나온다. 회사는 2027년 매출 가이던스를 810억~1080억원(6000만~8000만달러)으로 제시했다. 100㎿가 풀가동하면 나올 수치의 절반 이하다. 케이프 스테이션이 연결되는 송전선을 지역 내 다른 발전소도 함께 쓰기로 하면서 2027년 한 해 출력 제한(커테일먼트)이 걸리게 됐다. 만들어놓은 전기를 공급할 전선이 없다는 얘기다. 이 소식에 8월 12일 주가가 16% 빠지기도 했다.
미국의 생산자 물가가 올라가는 등 산업원가가 치솟는 상황도 부담이 될 수 있다. 퍼보에너지는 ㎿당 95억원(700만달러)의 공사비가 필요한 것으로 분석하는데, 이는 태양광의 5배가 넘는다. 미국 세액공제(ITC) 의존도도 크다. 1단계 금융에 세액공제 브릿지론 823억원(6100만달러)이 들어 있다. 구글 계약에는 600㎿ 추가 옵션을 퍼보가 제안하지 못하면 '미공급 전력 보상금'을 물어야 하는 조항도 있다.
그래도 월가 평가는 전반적으로 좋은 편이다. 퍼보에너지 상장직후인 6월, JP모건은 비중확대 의견에 목표주가 6만3450원(47달러)을 제시했다. 파이퍼샌들러 6만8850원(51달러), RBC 6만2100원(46달러), 베어드 6만3450원(47달러)이다. 제프리스는 보유 의견에 5만6700원(42달러)이다. 12개 증권사 평균 목표주가는 5만6700원(42달러)으로 현 주가의 2.4배다.
주목할 포인트는 첫 전기가 나오기 시작하는 케이프 스테이션 가동일정이다. 4분기에 예정대로 전기가 나오면 '적자 신생기업'에서 '발전사업자'로 재평가가 시작된다. 그 전까지는 수급압박(11월 보호예수 해제)을 염두에 두고 매수시점을 조율할 필요가 있다는 게 글로벌 투자정보업체 원리서치의 판단이다.
