지옥에서 돌아왔다…태양광의 재발견 [스페셜리포트]

인공지능(AI) 열풍이 태양광 위상을 바꿔놓고 있다. 한때 태양광 발전은 중국이 촉발한 무한 가격 경쟁에 속절없이 밀려 손익분기점이 무너진 산업으로 치부됐다. 지금은 상황이 180도 달라졌다.

AI 데이터센터 확산으로 전력 소비가 천문학적으로 불자 공급 과잉을 견뎌낸 가격 경쟁력은 태양광 산업에 무기가 됐다. 에너지 저장 기술 발전으로 약점으로 지목돼온 간헐성이 보완된 데다, 화석연료 인프라가 유럽과 중동 전쟁에서 타깃이 된 덕도 봤다. 특히, 미국에서 태양광은 에너지 안보와 탈(脫)중국 공급망 핵심 품목으로 평가되면서 OCI홀딩스와 한화솔루션 등 K태양광 플레이어도 전략 자산 공급자로 위상 재평가를 기대할 수 있게 됐다. 전문가들은 AI 연산 수요 폭증으로 우주 데이터센터까지 주목받으면서 태양광 산업이 중장기적으로 전력 인프라 경쟁의 각축지로 부상할 것으로 바라본다.

태양광 주목받는 이유는

트럼프 정부서도 美 전력투자 주도

최근 미국 연방에너지규제위원회(FERC)는 흥미로운 수치를 내놨다.

FERC에 따르면, 지난해 미국에서 새로 가동된 대규모 발전사업용 태양광 설비는 2만6556메가와트(㎿)로 전체 신규 발전용량의 72.6%를 차지했다. 태양광은 2023년 9월부터 2025년 12월까지 28개월 연속 미국 신규 발전용량의 최대 공급원 자리를 지켰다. FERC 중장기 전망에서도 태양광은 2026~2028년 3년간 약 86기가와트(GW)의 설비가 추가될 것으로 예상됐다. 트럼프 행정부 출범 이후 태양광 세액공제 요건이 강화됐지만, 신규 전력 투자는 여전히 태양광이 주도했다. 물론 현재 가동 중인 태양광 프로젝트 상당수는 트럼프 대통령 취임 전 인허가와 자금 조달을 마친 물량일 가능성이 있다. 하지만, 정책 환경이 바뀐 현재도 미 전력 투자를 태양광이 주도하고 있다는 의미로 전문가들은 바라본다.

1. ‘전기 먹는 하마’ 데이터센터

AI 시대 태양광이 다시 각광받는 첫 번째 이유는 데이터센터발 전력 수요 폭증이다. AI 데이터센터는 말 그대로 ‘전기 먹는 하마’다. 생성형 AI 모델을 학습시키고 추론 서비스를 24시간 돌리려면 막대한 전력과 냉각 설비가 필요하다.

전 세계 데이터센터가 쓰는 연간 전력 소비량은 국가 단위 규모와 맞먹는다. 유엔 산하 싱크탱크 유엔대 물·환경·보건연구소(UNU-INWEH)에 따르면, 2025년 글로벌 데이터센터 전력 사용량은 448테라와트시(TWh)로 추정된다. 이는 2024년 프랑스의 연간 전력 소비량 449.2TWh와 맞먹는다. 데이터센터를 하나의 국가로 본다면 세계 10위권 전력 소비국에 해당한다.

더 무서운 것은 속도다. 국제에너지기구(IEA)와 UNU-INWEH는 글로벌 데이터센터 전력 소비가 2030년 약 945TWh까지 늘어날 수 있다고 본다. 2025년의 두 배가 넘고 2030년 세계 전력 소비의 3%에 가까운 규모다. 이는 파키스탄, 방글라데시, 나이지리아 3개국 연간 전력 사용량 합계를 크게 웃돈다.

다른 조사기관 전망도 다르지 않다. 블룸버그NEF에 따르면, 2025년 글로벌 데이터센터 용량은 84GW, 전력 소비량은 500TWh로 세계 전력 수요의 1.9%를 차지했다. 2050년에는 데이터센터 전력 소비가 1114TWh까지 늘어날 전망이다. 과거 선진국 전력 수요는 효율 개선과 제조업 비중 축소로 정체되는 흐름이 강했지만, AI 데이터센터 확산으로 상황이 바뀌었다.

문제는 AI 전력 수요가 먼 미래가 아닌 당장 눈앞의 현실이라는 점이다. 전력망 접속이 늦어지면 투자 일정이 밀리고 전기료가 오르면 AI 서비스 원가도 기하급수적으로 뛴다. 이 때문에 원전·가스 같은 전통 에너지원과 재생에너지 가운데 단기간 대규모로 깔 수 있는 전원으로 태양광·ESS 조합이 현실적인 선택지로 부상했다는 게 다수 전문가 진단이다.

2. 속도전 비교우위

AI 시대 태양광이 주목받는 두 번째 이유는 속도다. 데이터센터 설비투자를 위한 부지 확보, 서버 반입, 냉각 설비 구축이 끝나도 전력망 접속과 발전원 확보가 늦어지면 가동 일정 자체가 밀린다. 원전과 소형모듈원자로(SMR)는 안정적인 무탄소 전원이지만, 상용화와 증설까지 상당 시간이 소요된다. 가스발전도 터빈 공급망 병목으로 단기간 충분한 설비를 늘리기 어렵다.

반면, 태양광은 모듈식으로 설비를 쪼개 설치할 수 있고 프로젝트 개발부터 상업운전까지 걸리는 시간이 상대적으로 짧다. 하나증권이 EIA·SEIA 자료를 인용해 분석한 보고서에 따르면, 미국 기준 발전원별 사업 구상부터 상업운전까지 평균 기간은 태양광이 1.4년으로, 배터리와 육상풍력 1.7년, 가스터빈 2.6년, 복합화력 4년, 석탄 6.7년, 원전 15.3년보다 짧다. AI 데이터센터 전력난이 핵심 병목으로 떠오른 가운데 태양광이 원전·가스 발전보다 빠른 대응 수단으로 부상한 이유다.

3. 공급 과잉의 역설

세 번째 이유는 공급 과잉의 역설이다. 태양광 산업은 오랫동안 중국발 공급 과잉과 가격 하락에 시달렸다. 폴리실리콘, 웨이퍼, 셀, 모듈 가격이 곤두박질쳐 수익성이 크게 훼손됐다. 한국수출입은행에 따르면, 지난 2024년 신규 설치된 태양광 모듈은 총 599GW로, 수요의 60%가량이 초과 공급됐다. 이 탓에 지난 2023년 ㎏당 7.2달러였던 폴리실리콘 가격은 2024년 4달러대로 추락했다. 태양광이 한때 ‘돈 안 되는 친환경 산업’ 상징처럼 여겨졌던 이유다.

역설적으로, AI 전력 수요가 폭증하자 이런 약점은 강점이 됐다. 데이터센터 사업자와 전력회사에는 낮은 발전단가와 빠른 설비 확충이 갈급했다. 이미 확충된 대규모 공급망, 낮아진 모듈 가격, 축적된 설치 경험이 맞물려 태양광은 현실적인 저비용 전원으로 탈바꿈했다는 평가다. AI 시대에는 전력 수요가 기하급수적으로 늘어나는 만큼 ‘완벽한 전원’보다 ‘싸고 빠르게 확보할 수 있는 전원’의 희소가치가 높다. 가스발전은 대기 시간이 짧다는 장점이 있지만, 발전단가는 태양광보다 높다. 원전과 SMR은 상대적으로 긴 설치 시간표가 걸림돌이다. 윤재성 하나증권 애널리스트는 “중장기적으로 태양광의 저렴한 발전원가가 경쟁력의 원천이 될 것”이라 분석했다.

4. ESS 등 보완 기술 발전

네 번째 요인은 보완 기술 발전이다. 태양광 최대 약점은 간헐성이다. 해가 떠 있을 때만 발전하고 흐린 날이나 야간에는 출력이 줄어든다. 과거에는 이 문제가 태양광 확산의 ‘캐즘(수요 정체)’을 초래할 걸림돌로 여겨졌다. 배터리 에너지저장장치(ESS), 인버터, 전력변환장치(PCS), 전력망 제어 기술이 발전하면서 상황이 달라졌다. 낮 시간대 생산한 전기를 저장했다가 저녁 피크 시간대나 데이터센터 전력 수요가 몰리는 시간대에 공급할 수 있게 되자, 태양광 약점이 상당 부분 보완됐다는 평가다.

미국 전력 시장에서도 이미 태양광과 ESS를 전력 패키지로 보는 인식이 확산한다. 하나증권에 따르면, ESS는 사업 구상부터 상업운전까지 약 1.7년 내 구축이 가능해 리드타임 1.4년인 태양광과 결합할 경우, 단기간에 전력 공급 능력을 확대할 수 있다. 미 에너지정보청(EIA) 역시 2026년 미국 신규 전력 설비 증설을 대규모 발전사업용 태양광 43GW와 ESS 24GW가 주도할 것으로 전망했다.

5. 전쟁 타깃 된 화석연료 인프라

잇단 전쟁이 화석연료 인프라 취약성을 드러냈다는 점도 태양광에 반사이익이 됐다는 평가다. 러시아·우크라이나 전쟁과 중동 전쟁에서는 원유·가스 생산시설, 송유관, 발전소 같은 중앙집중형 에너지 인프라가 집중 타깃이 됐다. 화석연료 기반 전력 체계는 대규모 발전소와 연료 공급망이 한 곳에 집중돼 있어 충격 발생 땐 가격 급등과 공급 차질이 불가피하다. 지정학적 긴장이 완화돼도 국가와 기업은 한 번 학습한 공급망 불안을 쉽게 잊지 않는다. 태양광이 친환경을 넘어 에너지 안보를 위한 전략 자산으로 재평가되는 이유다. 조현렬 삼성증권 애널리스트는 “최근 전쟁에서 화석연료 기반 중앙집중형 전력 체계가 공격 목표로 집중됐다. 종전 이후 태양광 같은 분산형 전력 체계로 위험을 피하려는 유인이 커질 수 있다”고 분석했다.

주목받는 K태양광 플레이어

非중국 공급망 프리미엄

트럼프 시대 국내 태양광 산업은 막다른 골목에 몰릴 것이란 전망이 많았다. 실적도 살얼음판을 걸었다. 지난해 한화솔루션은 영업손실 3533억원을 기록했다. 2024년 3002억원 적자에 이어 2년 연속 대규모 손실을 냈다. 폴리실리콘 강자 OCI홀딩스 역시 2023년 5312억원, 2024년 1015억원 이익을 냈으나 지난해 576억원의 영업손실로 적자 전환했다.

태양광 르네상스는 한국 기업에도 새로운 기회가 될 전망이다.

무엇보다 태양광 산업 게임의 규칙이 바뀌었다. 과거 핵심 경쟁력은 가격이었다. 중국 업체가 폴리실리콘, 웨이퍼, 셀, 모듈로 이어지는 가치사슬을 장악하자 한국 기업은 속수무책이었다. AI 데이터센터 전력난과 미·중 공급망 갈등이 맞물려 판도가 바뀌고 있다는 평가다.

특히, 미국은 태양광을 친환경 발전원을 넘어 에너지 안보를 위한 전략 자산으로 보기 시작했다. 위구르강제노동방지법(UFLPA), 해외우려기관(FEOC)·금지외국기관(PFE), 무역확장법 232조(Section 232) 같은 규제가 강화되면서 시장에서는 미국 규제를 통과할 수 있는 태양광 공급망에 프리미엄을 준다.

시장에서는 무역확장법 232조가 적용될 경우 중국산 폴리실리콘에 ㎏당 10달러 수준의 추가 관세가 부과될 가능성이 높다고 본다. 현재 중국산 폴리실리콘 가격은 ㎏당 5~6달러 수준이다. 추가 관세 부과 땐 중국 폴리실리콘의 미국 시장 반입 가격은 ㎏당 15달러 이상으로 뛸 전망이다. 규제가 강해질수록 비중국 공급망 가치가 올라갈 것이란 게 다수 전문가 시각이다.

이런 변화 속 국내 태양광 기업도 숨 가쁜 전략 재편에 나섰다.

한화솔루션의 태양광 부문 한화큐셀은 단순 패널 제조 기업에서 전력 솔루션 플랫폼으로 가치사슬 확장을 서두른다. 한화큐셀 전략은 태양광 패널을 파는 제조 업체에서 벗어나, 태양광 발전소 개발, ESS, EPC(설계·조달·시공), 금융, 운영·유지보수까지 아우르는 에너지 솔루션 기업으로 전환하는 것이다. 태양광 패널이 만들어지기 전 원재료·핵심 부품을 생산하는 업스트림에서는 잉곳·웨이퍼·셀·모듈을 통합해 원가와 보조금 경쟁력을 높인다. 완성된 태양광 모듈을 활용해 전력 사업으로 연결하는 다운스트림에서는 ESS·EPC·금융·운영 서비스를 묶어 제조 마진 의존도를 낮춘다. 이는 태양광 가치사슬 전체에 걸쳐 제조 마진과 서비스 수익을 동시에 확보하려는 전략으로 평가된다.

우선 수직계열화로 미국 내 완결된 생산 체제 구축을 서두른다. 태양광 가치사슬은 폴리실리콘, 잉곳, 웨이퍼, 셀, 모듈로 이어지는데, 한화큐셀은 미국 조지아주 카터스빌 공장에서 잉곳부터 웨이퍼, 셀, 모듈까지 연결된다. 돌턴 공장 모듈 생산능력까지 더하면 미국 내 완결성 높은 제조 플랫폼을 확보한다. 최근 카터스빌 공장 셀 생산라인 완공으로 한화큐셀의 미 생산능력은 잉곳·웨이퍼·셀 각각 연 3.3GW, 모듈 연 8.6GW 규모가 됐다.

이는 단순히 물류비와 관세를 줄이는 수준을 넘어 미국 첨단제조생산세액공제(AMPC)를 극대화하는 전략으로 평가된다. 태양광 AMPC는 폴리실리콘 ㎏당 3달러, 웨이퍼 ㎡당 12달러, 셀 W당 0.04달러, 모듈 W당 0.07달러로 단계별 지급된다. 한화큐셀은 공장이 전면 가동될 경우 연간 최대 1조원의 보조금 혜택을 볼 것으로 기대한다. 다운스트림으로 영역 확장은 이익 변동성을 완충하는 효과도 기대된다. 한화큐셀이 ESS, EPC, 금융, 운영·유지보수까지 묶으면 모듈 가격이 떨어져도 발전소 개발 수익, 전력관리 시스템, 장기 전력계약 관련 수익 등으로 이익 변동성을 낮출 수 있다.

OCI홀딩스는 폴리실리콘 제조기업에서 AI 전력 수요를 겨냥한 ‘에너지 디벨로퍼’로 정체성 전환을 노린다. 미국의 탈중국 태양광 공급망 재편에 올라타 비중국 전략 자산 공급자로 위상 재평가를 노리는 한편, AI 전력 인프라 수요도 겨냥한다.

최근 OCI홀딩스는 미국의 태양광 공급망 재편과 맞물려 위상 재평가가 활발하다. 미국이 각종 규제를 통해 중국산 태양광 소재와 파생제품을 압박할수록 비중국산 고순도 폴리실리콘의 전략적 가치는 커진다. OCI홀딩스에 따르면, 비중국산 폴리실리콘 가격은 ㎏당 17~26달러 수준으로, 중국산 평균 5~6달러 대비 12달러 이상 프리미엄이 형성돼 있다.

비중국 폴리실리콘은 OCI홀딩스를 포함해 독일 바커(Wacker), 미국 헴록(Hemlock) 등 소수 글로벌 기업만 생산한다. 말레이시아 OCI테라서스(TerraSus)의 폴리실리콘 생산능력은 전 세계 비중국 폴리실리콘 총 생산량의 30%를 웃돈다. OCI테라서스 폴리실리콘에 베트남 네오실리콘테크놀로지(NeoSilicon Technology)의 2.7GW 웨이퍼 생산능력까지 결합되면, OCI홀딩스는 태양광 가치사슬 상단을 비중국 공급망으로 재편하고 지배력을 높일 수 있다. 특히, OCI테라서스가 생산하는 10-Nine급 폴리실리콘은 공정 난도가 높아 진입장벽이 큰 것으로 평가된다. 10-Nine은 불순물이 거의 없는 초고순도(99.99999999%) 제품이다. 덕분에 한 번 공급망에 들어가면 최소 3년에서 길게는 10년가량 장기공급계약(LTA)으로 이어지는 특성이 있다.

AI 전력 인프라 디벨로퍼로 전략 확장과 조직 정체성 전환도 기대를 모은다.

OCI홀딩스는 미국 OCI에너지(Energy)를 통해 텍사스와 캘리포니아를 중심으로 태양광·ESS 프로젝트 개발 사업을 확대하고 있다. 유휴 부지에 AI 데이터센터 전력 인프라를 구축해 빅테크와 전력구매계약을 맺는 식이다. OCI에너지가 개발 중인 파이프라인은 태양광 3.6GW, 에너지저장장치 3.0GW 등 총 6.6GW다. AI 데이터센터 공급난으로 전력망 인프라를 확보하려는 빅테크 수요가 급증했다는 후문이다.

OCI홀딩스는 스페이스X와 공급계약으로 AI·우주 등 미 전략 산업에 편입된 핵심 소재 기업으로 위상 재평가도 기대된다.

스페이스X는 지구 궤도에 태양광 패널과 GPU(그래픽처리장치)를 단 우주 데이터센터를 대량 구축할 계획이다. 이를 위해 매년 100GW 규모 태양광 설비를 우주로 발사하는 것을 목표로 내놨다. 이우현 OCI홀딩스 회장은 지난 4월 진행한 올 1분기 실적 발표 콘퍼런스콜에서 “예상치 못한 수요가 발생해 당초 계획보다 태양광용 폴리실리콘 증설 규모가 변경됐다”며 “2028년에는 생산 능력이 지금의 2배 가까운 수준으로 늘 것”이라고 밝혔다.

인공지능(AI) 열풍이 태양광 위상을 바꿔놓고 있다. AI 연산 수요 폭증으로 우주 데이터센터까지 주목받으면서 태양광 산업이 중장기적으로 전력 인프라 경쟁의 각축지로 떠올랐다. 스타클라우드가 구상하는 우주데이터센터 상상도. (스타클라우드 제공)

태양광 변수는

美 노후 전력망 등 병목

전방 산업과 규제 환경 변화로 국내 태양광 기업의 이익 창출 능력 자체가 달라질 것이란 관측이다. 앞으로 태양광은 단품 판매보다 ESS, 전력변환장치, 전력망 제어, 전력구매계약을 묶은 인프라 산업으로 진화할 것이란 시각이 많다.

이미 미국에서는 AI 데이터센터 확산으로 전력 수요가 급증해 ESS와 연계한 태양광 설비 투자가 빠르게 늘고 있다. EIA에 따르면, 2026년 미국 신규 발전설비 가운데 태양광 비중은 51%에 달할 것으로 예상된다. 시장 규모는 올해 약 475억달러에서 연평균 6.3% 성장해 2035년에는 821억달러에 이를 전망이다.

다만, 전력망 접속 지연, 변전·송전 설비 부족, 인허가 지연, 고금리, 보조금 정책 변화 등은 변수로 지목된다.

특히, 미국의 노후한 전력망은 AI 데이터센터 확산을 가로막는 최대 걸림돌로 지목된다. AI 데이터센터는 1~2년 안에 지을 수 있지만, 이를 뒷받침할 고압 송전선과 변전 설비 확충에는 5~7년이 걸릴 수 있다. 미국에서는 데이터센터가 완공되고도 전력을 공급받지 못해 가동이 지연되는 사례도 속출한다. JP모건에 따르면, 2027년 완공 예정인 미 데이터센터 가운데 60% 이상이 아직 착공조차 못했다.

이는 태양광에도 양면적인 변수다. 전력 부족은 태양광·ESS 수요를 키우지만, 노후한 전력 인프라가 해결되지 않으면 신규 발전설비가 제때 데이터센터 전력으로 연결되기 어렵다. 송전망과 변압기 부족이 실제 설치와 매출 인식 속도를 늦추는 병목 요인으로 작용할 수 있다.

이외 탈중국 규제가 강화되면 비중국 소재·모듈 업체에 프리미엄이 붙을 수 있지만, 미국 내 모듈 가격 상승으로 단기간 설치량 둔화도 나타날 수 있다. 우주 데이터센터와 우주 태양광 발전도 아직은 초기 단계로 평가된다.

윤재성 하나증권 애널리스트는 “미국 태양광 시장의 확장은 AI뿐 아니라 중장기 우주 산업의 패권 장악 측면에서도 불가피한 방향성”이라며 “중장기적으로는 지구 궤도상에서 태양광을 수집한 뒤 이를 마이크로파 형태로 지상에 송전하는 우주 태양광 기술 발전도 가속화될 가능성이 높다”고 봤다.

[배준희 기자 bae.junhee@mk.co.kr]

[본 기사는 매경이코노미 제2364호(2026.06.17~06.22일자) 기사입니다]

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