AI 수요는 광속 증가, 전력 대책은 아직…글로벌 AI DC 프로젝트 절반 지연·취소

직접 전력 확보 나선 빅테크…전력 선구매 계약 2배↑
국내 수도권 인허가 통과율 2%…통신3사 에너지 효율 극대화

구글 제미나이가 그린 일러스트.

인공지능(AI) 수요가 폭발적으로 증가하고 있지만 데이터센터(DC)를 돌릴 전력을 해결할 방안이 없어 전 세계의 AI 인프라 확충 프로젝트가 줄줄이 지연 또는 취소되고 있다. 한국은 특히 수도권 전력 사정이 AI DC 시장 성장을 가로막고 있다는 진단이 나왔다.

6일 업계에 따르면 국제에너지기구(IEA)는 지난달 발간한 보고서를 통해 전 세계 데이터센터 전력 소비가 지난해 485TWh에서 오는 2030년 950TWh로 두 배 증가할 것으로 전망했다. 이는 전 세계 전력 수요의 약 3%에 해당하는 규모다. 특히 AI 특화 데이터센터의 전력 소비는 같은 기간 세 배로 뛸 것으로 예측됐다.

특히 미국의 상황은 더 두드러진다. 지난해 미국 전력 수요 증가를 이끈 가장 큰 요인은 DC였으며, 전력 소비는 2030년까지 2024년(183TWh) 대비 두 배 이상인 426TWh로 늘어날 전망이다. 하지만 전력 인프라 공급이 수요를 따라가지 못하면서 비상이 걸렸다.

에너지 시장조사기관 사이트라인 크라이밋에 따르면 올해 미국에서 가동 예정이었던 약 12GW(140개 프로젝트) 규모의 데이터센터 중 실제 착공에 들어간 것은 5GW에 불과했다. 나머지 절반 이상은 착공조차 못 한 채 지연 또는 취소된 상태다.

전력난이 가시화되자 빅테크들은 전력망에 의존하는 기존 방식에서 벗어나 발전소를 직접 확보하는 이례적인 행보에 나서고 있다. 구글·마이크로소프트(MS)·아마존·메타 등 주요 빅테크들은 기존 원전 재가동 계약, 소형모듈원전(SMR) 개발사와의 전력구매 계약 등을 잇달아 체결하며 자체 전력 확보에 속도를 내고 있다. IEA에 따르면 빅테크들이 SMR 개발사와 체결한 전력 선구매 계약 규모는 2024년 말 25GW에서 지난해 말 45GW로 1년 새 두 배 늘었다.

폐발전소 부지를 직접 데이터센터 용지로 활용하는 사례도 나오고 있다. MS는 영국 노스요크셔의 옛 에그보로·스켈턴그레인지 발전소 부지에 데이터센터 건설을 추진 중이며, 아마존도 영국 옥스퍼드셔 딧콧 폐 발전소 부지에 DC 건설을 신청했다.

국내도 예외가 아니다. 시장조사기관 IDC는 국내 데이터센터 전력 수요가 지난해 4461㎿에서 2028년 6175㎿로 연평균 11% 증가할 것으로 전망했다. 가장 큰 걸림돌은 수도권 전력망이다. 2024년 8월에서 지난해 6월까지 11개월간 전국에서 290건의 데이터센터 전력사용 신청이 접수됐는데, 수도권 195건 중 산업통상부 심사를 통과한 것은 단 4건(2.1%)에 불과했다. 한국IDC는 전력 인프라 부담과 수도권 집중 현상이 국내 AI 데이터센터 시장 성장을 억누르고 있다고 진단했다.

국내 AI DC 시장의 약 30%를 담당하는 통신 3사는 전력 효율 확보를 핵심 과제로 삼고 전략을 가동하고 있다. SKT는 각자의 방식으로 난관을 돌파하고 있다. SKT는 아마존웹서비스(AWS)와 협력해 울산에 짓고 있는 AI DC에 공랭식과 수랭식을 결합한 하이브리드 냉각 시스템을 도입해 전력 효율을 높인다. KT클라우드는 액침냉각 기술 검증을 통해 기존 공랭식 대비 서버실 유틸리티 전력량을 58% 이상 절감할 수 있다는 결과를 확인했다. LG유플러스는 그래픽처리장치(GPU) 칩에 냉각판을 부착해 냉각수를 직접 순환시키는 D2C(Direct to Chip) 액체냉각 방식을 도입해 기존 대비 약 24%의 에너지 효율 개선 효과를 확인했다.

지난해 통신 3사의 AI DC 합산 매출은 1조9394억원으로 전년 대비 27% 증가하며 2조원에 육박했다. 업계 관계자는 "데이터센터를 짓는 것보다 더 중요한 것은 전력과 운영 구조"라며 "정부 차원의 전략이 필요할 때"라고 지적했다.

이혜선 기자 hslee@dt.co.kr