AI 강국 도약 ‘에너지 혁신’에 답 있다[창간 기획]

AI 시대 에너지 경쟁의 핵심 변화

인공지능(AI)이 산업 구조를 바꾸고 있다. 반도체와 데이터센터, 로봇과 자율주행, 바이오와 국방까지 AI가 스며들지 않는 산업을 찾기 어려운 시대다. 그러나 AI 경쟁의 본질은 단순한 소프트웨어나 반도체 성능만이 아니라는 분석이 나온다. 결국 AI 시대의 승패를 가르는 것은 '전기를 얼마나 안정적으로 확보할 수 있느냐'라는 것이다.

실제 글로벌 빅테크 기업들은 지금 '전력 확보 전쟁'을 벌이고 있다. 마이크로소프트(MS)는 미국 스리마일섬 원전 재가동 전력을 장기간 공급받기로 했고, 구글·아마존·메타는 소형모듈원전(SMR)과 재생에너지, 가스발전 투자에 나서고 있다. AI 데이터센터 하나가 중소도시 전체와 맞먹는 전력을 소비하기 시작하면서, 전력망과 발전소 자체가 새로운 국가 전략 인프라로 떠오른 것이다.

특히 생성형 AI 확산 이후 데이터센터 전력 수요는 폭발적으로 증가하고 있다. 글로벌 컨설팅 업계와 에너지 시장에서는 향후 10~15년간 AI 데이터센터가 세계 전력 수요 증가의 핵심 요인이 될 것이라는 전망이 잇따른다.

시장조사기관 우드맥킨지는 글로벌 데이터센터 전력 사용량이 2024년 400TWh에서 2030년 800TWh로 두 배 이상 증가하고, 2050년까지 3500TWh를 넘어설 것으로 전망했다.

AI 모델 학습과 추론에 투입되는 그래픽처리장치(GPU) 서버는 기존 데이터센터보다 훨씬 많은 전력을 필요로 하고, 냉각 설비 역시 대규모 전력 소비 요인으로 꼽힌다.

미국과 중국은 이미 AI 시대 전력 전략 재편에 착수했다. 미국은 원전과 천연가스(LNG), 재생에너지와 에너지 저장장치(ESS)를 동시에 확대하는 '전원 믹스 전략'을 강화하고 있고, 중국은 석탄과 원전, 초고압 송전망을 기반으로 대규모 AI 인프라 구축을 추진 중이다. 에너지 안보와 산업 경쟁력을 동시에 확보하기 위해 사실상 국가 차원의 전력 총동원 체제로 움직이고 있다는 평가다.

한국 역시 상황은 다르지 않다. AI 반도체와 데이터센터 산업 육성을 위해 'AI 데이터센터 지원 특별법'이 추진되고 있고, 비수도권 중심 초대형 데이터센터 구축 논의도 본격화되고 있다. 전남 해남 솔라시도, 울산, 새만금 등은 차세대 AI 인프라 거점 후보지로 거론된다. 수도권 전력망 포화 문제가 심화되면서 데이터센터 입지 자체가 국가 에너지 전략과 연결되기 시작한 것이다.

다만 한국은 탄소중립이라는 또 다른 과제를 안고 있다. 온실가스 감축을 위해선 화석연료를 줄이고 재생에너지를 대폭 늘려야 한다. 하지만 태양과 바람에 좌우되는 재생에너지만으로는 AI 시대의 폭증하는 전력 수요를 감당할 수는 없다.

결국 AI 시대 에너지 전략은 단순히 “얼마나 친환경적인가"의 문제가 아니라 “얼마나 안정적이고 지속가능하게 전력을 공급할 수 있는가"의 문제로 이동하고 있다는 분석이 나온다. 글로벌 시장 역시 원전과 LNG, 재생에너지, ESS, 수요관리 기술 등을 조합하는 방향으로 빠르게 재편되고 있다.

이 과정에서 데이터센터 자체도 진화하고 있다. 바닷물을 활용해 냉각 효율을 높이는 수중 데이터센터, 해상 플랜트 기반 플로팅 데이터센터, 영하 270도의 극저온을 이용하는 우주 데이터센터, AI 기반 전력 사용 최적화 기술 등 새로운 기술 경쟁도 시작됐다. 전기를 더 생산하는 것만큼, 전기를 덜 쓰고 효율적으로 활용하는 기술 역시 중요해지고 있다는 의미다.

전문가들은 앞으로의 에너지 경쟁이 단순한 발전원 경쟁을 넘어 “전력망·냉각·저장·효율·입지"를 모두 포함한 종합 시스템 경쟁으로 확대될 것으로 보고 있다. AI 국가 경쟁력의 핵심 역시 결국 '에너지 혁신 역량'에 달려 있다는 것이다.

대한민국 역시 선택의 기로에 서 있다. AI 강국으로 도약하기 위해서는 반도체와 소프트웨어뿐 아니라, 이를 떠받칠 에너지 전략까지 함께 재설계해야 하는 시점이라는 지적이 나온다.

박종배 건국대학교 전기전자공학부 교수는 “한국은 이미 AI 경쟁에서 뒤처지고 있는데, 전력 산업 혁신이 늦어질수록 따라잡기 불가능해질 것"이라며 전력 공급의 패러다임 전환을 강력히 주장했다.

강찬수 기후환경 전문기자 kcs25@ekn.kr, 전지성 기자 jjs@ekn.kr