인공지능(AI) 시대가 본격화하면서 전력 공급이 국가 경쟁력의 새 척도가 됐다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 세계 데이터센터 전력 소비량은 2024년 415TWh에서 2030년 최대 1000TWh로 두 배 이상으로 급증할 전망이다. 국내도 예외가 아니다. 시장분석업체 한국IDC는 국내 데이터센터 전력 수요가 2028년까지 연평균 11% 늘어날 것으로 내다봤다. 2030년까지 전력 공급을 신청한 신규 데이터센터만 150곳, 필요 전력은 9.36GW에 달한다. 대부분 대도시 근처로 들어오려고 하나 전력이 없다.AI 시대에 전력은 국가 전략 자원이다. 재생에너지 확대와 탄소중립은 포기할 수 없는 장기 목표다. 하지만 그 길목에서 당장 AI산업을 지탱할 현실적 전력을 공급하지 못한다면 대한민국은 AI 패권 경쟁에서 도태될 위기에 처한다. 문제는 기존 인프라로 전력 수요를 감당하기 어렵다는 점이다. 데이터센터 건설에는 18개월이 소요되는데 송전망 확충은 계획대로 된 적이 없고 최장 150개월 지연된 경우도 있다. 태양광, 풍력 등 재생에너지는 간헐성이라는 구조적 한계로 24시간 무중단 전력을 요구하는 데이터센터의 기저 전원으로 활용하기 어렵다. 소형모듈원전(SMR) 상업화를 추진하고 있지만 당장의 계획으로는 2030년 이후가 될 전망이다.
미국에서는 해결책으로 연료전지와 가스발전이 강력하게 부상하고 있다. 연료전지는 전기화학 반응으로 전력을 생산하기 때문에 소음과 진동이 없고 도심에 설치할 수 있다. 단독 발전 시 42~47%, 열전기 복합 활용 시 60% 이상으로 효율이 높다. 무엇보다 핵심 강점은 속도다. 송전망 연결 없이 6개월 이내에 데이터센터 인근에 설치해 독립적으로 전력을 공급할 수 있다. 수년이 걸리는 송전망 공사나 다른 발전원 건설과 비교할 수 없는 장점이다.
미국 블룸에너지는 오라클 AI 데이터센터에 연료전지를 공급하는 호재로 주가가 1년간 10배 이상 올랐다. 한국 두산퓨얼셀은 고체산화물연료전지(SOFC) 기술을 앞세워 글로벌 AI 데이터센터 시장 진출을 본격화하는 모양새다. 국내 중소기업들도 연료전지 소재 납품을 통해 1000억원 이상의 수출 실적을 달성하며 새로운 산업으로 성장하고 있다.
국제가스연맹(IGU)은 데이터센터용 가스발전이 2035년까지 거의 두 배로 확대될 것으로 전망했다. 오픈AI는 텍사스 스타게이트 데이터센터에 361㎿ 규모 천연가스발전소 10기를 설치했다. 글로벌 빅테크들은 전력망 대기 없이 현장에 가스 발전설비를 직접 구축하는 BYOP(build your own power) 방식을 빠르게 도입하고 있다. 글로벌 가스터빈 공급 부족이 심각해서 품귀 현상까지 나타나고 있다. 제너럴일렉트릭(GE), 지멘스, 미쓰비시 등은 2030년까지는 예약금을 걸고도 발주가 안 되는 실정이다.
최근 두산에너빌리티도 일론 머스크의 xAI에 가스터빈 5기를 판매하는 계약을 맺었다. 가스 복합화력발전은 출력 조절이 즉각적이어서 재생에너지의 변동성을 보완하는 유연 전원으로 탁월하다. 재생에너지 확대와 탄소중립이라는 장기 목표를 유지하면서도 지금 당장 AI산업이 필요로 하는 전력을 안정적으로 공급하는 현실적 에너지 믹스 전략이 필요하다. 정부는 AI 데이터센터의 비수도권 이전, 분산에너지 특구 활성화 등 현지 전원 확충을 정책 방향으로 추진 중이다. 당장 이전이 어렵거나 신규 건설 및 인력 문제를 해결할 수 없다면 제약 상황을 감안한 수정 전략이 필요하다. 전력 없이 AI 강국은 없다. 현실적인 AI 경쟁은 5년 이내에 성패가 결판날 것이다.