AI와 클라우드 서비스가 폭발적으로 성장하면서 데이터센터 전력 수요가 급증하고 있는데, 한국도 예외가 아닙니다. 최근 매일경제 보도에 따르면, 국내 데이터센터 전력 수요가 2030년까지 현재의 2배 수준으로 치솟을 것으로 전망된다고 하네요. 올해 8.2TWh에서 2030년 18TWh로, 그리고 2038년에는 30TWh까지 급증할 것이라는 예측입니다.
이 수치가 얼마나 큰 건지 감이 안 올 수도 있는데, 2030년 수요만 충족하려면 1GW급 원전 1.8기가 필요하다는 계산이 나왔어요. 1GW급 원전 1기가 연간 생산할 수 있는 전력량이 약 10TWh 정도니까, 단순 계산으로도 거의 2기에 가까운 원전이 필요한 셈입니다. 근데 문제는 이게 데이터센터 수요만 고려한 것이라는 점이에요.
그럼 재생에너지로는 어떨까요? 태양광으로 동일한 전력을 생산하려면 13GW에 달하는 설비 용량이 필요하다고 합니다. 이를 위해서는 128.7㎢의 용지가 필요한데, 이게 여의도 면적의 44배, 서울 면적의 21.3%에 해당하는 엄청난 규모예요. 현실적으로 이 정도 부지를 확보한다는 것 자체가 거의 불가능하죠.
더 큰 문제는 태양광의 간헐성입니다. 낮에만 전력을 생산하기 때문에 밤이나 흐린 날을 대비해 에너지저장장치(ESS)가 필수적인데, 이를 위한 추가 부지와 비용이 기하급수적으로 늘어난다는 점이에요. 1MW 용량의 ESS를 설치하는 데 대형 컨테이너 1개 면적이 필요하고, 화재 위험 때문에 복층 설치도 제한적이라고 하니 현실적인 한계가 명확합니다.
글로벌 데이터센터 전력 수요 폭증과 한국의 대응
이런 상황은 한국만의 문제가 아닙니다. 전 세계적으로 데이터센터 전력 수요가 급증하고 있어요. 미국의 경우 2023년 데이터센터가 전체 전력 소비의 약 4%를 차지했는데, 2030년까지 8%까지 늘어날 것으로 예상된다고 합니다. 아마존(Amazon:AMZN:US), 마이크로소프트(Microsoft:MSFT:US), 구글(Alphabet:GOOGL:US) 같은 빅테크 기업들이 AI 서비스 경쟁을 벌이면서 데이터센터 투자를 크게 늘리고 있거든요.
특히 ChatGPT나 Claude 같은 대화형 AI 서비스는 기존 검색 서비스 대비 10-30배 더 많은 전력을 소모한다는 연구 결과도 있습니다. OpenAI의 ChatGPT가 하루에 처리하는 쿼리만 1억 건이 넘는다고 하니, 이런 서비스들이 확산될수록 전력 수요는 기하급수적으로 늘어날 수밖에 없죠.
한국전력공사(015760:KR)는 이런 상황에서 핵심적인 역할을 담당하게 됩니다. 국내 유일한 전력 공급 독점 기업으로서 데이터센터 전력 수요 급증에 대응해야 하는데, 현재의 발전 설비로는 한계가 명확해 보여요. 한전의 2024년 3분기 실적을 보면 매출 17조 9,000억 원을 기록했지만, 연료비 상승과 전력 판매 단가 문제로 여전히 어려운 상황이거든요.
더 중요한 건 한국수력원자력(592080:KR)의 역할입니다. 국내 원전 운영을 담당하는 한수원은 현재 24기의 원전을 운영 중인데, 신규 원전 건설이 지연되면서 미래 전력 공급에 대한 우려가 커지고 있어요. 정부가 연내 신규 원전 2기 건설에 대한 공론화를 진행한다고 하지만, 실제 건설까지는 10년 이상이 걸리는 게 현실입니다.
원전 건설의 현실적 한계와 대안 모색
원전 건설이 답이라고 해도 현실적인 문제들이 많아요. 먼저 부지 선정부터 엄청난 난관이죠. 후쿠시마 원전 사고 이후 원전에 대한 국민 인식이 악화된 상황에서 새로운 부지를 찾기가 쉽지 않습니다. 기존 원전 부지 내 추가 건설도 지역 주민들의 반대에 부딪힐 가능성이 높고요.
건설 비용도 만만치 않습니다. 1GW급 원전 1기 건설에는 약 7-8조 원이 소요되는데, 1.8기면 14조 원 가까운 투자가 필요해요. 여기에 건설 기간까지 고려하면 2030년 전력 수요에 맞춰 공급하기에는 시간적 여유가 부족한 상황입니다.
그렇다고 재생에너지가 완전한 대안이 될 수 있을까요? 한화에어로스페이스(012450:KR)나 두산에너빌리티(034020:KR) 같은 기업들이 해상풍력 사업에 적극 투자하고 있지만, 여전히 한계가 명확합니다. 두산에너빌리티의 경우 2024년 3분기 매출 2조 1,000억 원 중 풍력 부문이 상당 비중을 차지하고 있지만, 국내 해상풍력 프로젝트 진행 속도는 예상보다 느린 편이에요.
ESS 시장에서는 삼성SDI(006400:KR)와 LG에너지솔루션(373220:KR)이 글로벌 경쟁력을 갖추고 있습니다. 삼성SDI는 2024년 3분기 ESS 부문에서 1조 2,000억 원의 매출을 기록했고, LG에너지솔루션도 ESS 사업 확대에 적극적이에요. 하지만 앞서 언급했듯이 ESS만으로는 태양광의 간헐성 문제를 완전히 해결하기 어려운 게 현실입니다.
서울과학기술대 유승훈 교수의 지적이 핵심을 찌르고 있어요. “태양광 전력 100%로 AI 데이터센터 전력을 공급하는 국가는 없다”는 말이 현실을 잘 보여주죠. 실제로 구글이나 마이크로소프트 같은 글로벌 빅테크 기업들도 데이터센터 전력 공급을 위해 원전을 적극 검토하고 있어요. 구글은 2024년 10월 소형모듈원자로(SMR) 개발업체인 Kairos Power와 전력 구매 계약을 체결했고, 마이크로소프트도 Three Mile Island 원전 재가동에 투자하기로 했거든요.
국내 상황을 보면 더욱 절박합니다. 네이버(035420:KR)는 춘천에 대규모 데이터센터 ‘각’을 운영 중이고, 카카오도 안산과 김포에 데이터센터를 확장하고 있어요. 여기에 아마존웹서비스(AWS), 마이크로소프트 Azure, 구글 클라우드 같은 글로벌 클라우드 서비스 업체들도 한국 내 데이터센터 투자를 늘리고 있습니다. 이런 추세가 계속되면 전력 수요는 예상보다 더 빠르게 증가할 수도 있어요.
개인적으로는 에너지 믹스 관점에서 접근해야 한다고 생각해요. 원전이냐 재생에너지냐의 이분법적 사고보다는, 각각의 장단점을 고려한 균형 잡힌 전력 공급 체계를 구축하는 게 중요하죠. 원전은 안정적인 기저 전력을 공급하고, 재생에너지는 친환경성을 높이며, ESS는 전력 공급의 유연성을 제공하는 식으로 말이에요.
하지만 시간이 문제입니다. 전문가들이 원전 건설 절차 지연 시 5년 내 전력 대란이 발생할 수 있다고 경고하는 이유가 여기에 있어요. 데이터센터 전력 수요는 기다려주지 않거든요. AI 서비스 경쟁이 치열해질수록, 클라우드 서비스 이용이 늘어날수록 전력 수요는 계속 증가할 테니까요.
결국 정부의 빠른 결단이 필요한 시점인 것 같습니다. 공론화 과정도 중요하지만, 전력 공급 안정성이라는 국가 차원의 과제를 고려하면 더 이상 미룰 수 없는 상황이에요. 동시에 재생에너지 확대와 ESS 기술 개발도 병행해서 추진해야 하고요. 한국이 AI 시대의 디지털 경쟁력을 유지하려면 안정적인 전력 공급이 전제 조건이니까요.
이 글은 매일 경제 기사를 읽고, 개인적인 의견과 분석을 더해 작성했습니다.
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