미국에서 데이터 센터가 ‘전기요금 폭탄’ 부른다는 게 사실로 드러나

▲미국 조지아주 소셜 서클 인근에서 가동 중인 메타의 데이터 센터. (사진=AP/연합뉴스)

인공지능(AI) 데이터센터의 급격한 확장이 전력망을 압박하고 전기요금을 끌어올리면서, 그 부담이 시골과 저소득층에 집중되고 있다는 연구 결과가 나왔다.

미국 코넬대학교 공과대학과 AI 과학연구소 연구팀은 국제학술지 '네이처 에너지(Nature Energy)'에 발표한 논문에서 데이터센터 확장이 도매 전력가격과 전력망 투자비용을 높이고, 이를 일반 가계에 전가하는 구조를 실증적으로 분석했다.

◇ 데이터센터 밀집 지역 도매 전력가 최대 19.9% 상승

AI 데이터센터는 모델 학습과 운영을 위해 24시간 대규모 전력을 소비하는 경직된 수요 특성을 갖는다. 연구진은 세계 데이터센터 전력 소비가 2030년 900TWh를 넘어설 것으로 전망했다. 미국의 경우 전체 전력 소비에서 데이터센터가 차지하는 비중이 2023년 4~5%에서 2030년 최대 17%까지 높아질 것으로 예상했다.

미국 7개 주요 전력계통운영사의 도매 전력가격을 분석한 결과, 2025년 데이터센터 밀집 지역의 전력가격은 데이터센터가 없었을 경우보다 10% 이상 높았다. 캘리포니아 남부 바이라인 지역은 19.9%, 텍사스 북부는 16.8%, 버지니아주 데이터센터 밀집 지역은 15.2% 상승했다.

▲데이터 센터의 건설로 발생하는 전력망 비용을 주민들에게 전가하고 있다. (자료=인공위성 생성 이미지)

◇ 데이터센터 투자비용, 일반 가계에 전가

더 큰 문제는 데이터센터 수용을 위한 송전선과 변전소 건설비용이 기존 전력 소비자에게 전가되는 요금 체계다. 주요 전력망의 신규 투자비용은 2020년 20억 달러(약 2조7000억원)에서 2025년 342억 달러(약 45조8000억원)로 17배 이상 증가했다.

2025년 미국 4개 주요 전력망에서 데이터센터 때문에 발생한 송전망 투자 원인 비용은 82억5000만 달러(약 11조1000억원)였지만, 데이터센터가 부담한 금액은 31억2000만 달러(약 4조2000억원·37.8%)에 그쳤다.

반면 주택용 소비자는 실제 투자 원인 비용이 34억8000만 달러(약 4조7000억원)였음에도 161억6000만 달러(약 21조7000억원)를 부담했다.

특히 버지니아주에서는 데이터센터가 유발한 송전망 투자비용 가운데 데이터센터 부담액은 12억1750만 달러(약 1조6300억원)에 그쳤지만, 주택용 가구에는 실제 원인 제공액의 45배가 넘는 비용이 배정됐다.

▲2025년 데이터 센터 확장과 관련하여 에너지 부담 증가에서 나타나는 사회경제적 격차. 에너지 부담 임계치인 6%를 초과하는 가구 비율의 카운티(군) 단위 증가분을 보여준다. 동심원 형태의 점선은 '도넛 효과(donut effects)'를 나타낸다. 데이터센터 시설 자체는 대도시 핵심 구역에 밀집해 들어서지만, 전력 망 비용 배분 공식과 넓은 지역 단위 전력 요금 체계로 인해 인프라 비용 부담은 주변 시골 지역으로 퍼져나가는 것을 말한다. 안쪽 원은 데이터 센터가 위치한 도시를, 바깥쪽 원은 에너지 부담이 증가한 주변 지역을 의미한다. (자료=Nature Energy, 2026)

◇ 시골·저소득층에 집중되는 에너지 불평등

전력망 비용의 광역 배분 체계는 지역 간 불평등도 키웠다. 데이터센터가 대도시에 집중돼 있지만 전력망 비용은 주변 농촌과 다른 지역으로 확산되기 때문이다. 농촌 가구의 에너지 부담 증가 폭은 평균 2.9%포인트로 도시 가구(1.6%포인트)보다 76% 컸다.

소득별로도 고소득층보다 저소득층의 피해가 컸다. AI 이용률은 연소득 10만 달러 이상 계층이 55%로 높았지만, 전기요금 인상 부담은 상대적으로 작았다. 반면 저소득층은 에너지 지출 비중이 크게 높아져 일부 지역에서는 소득 대비 에너지 부담이 최대 28%포인트 증가했다.

데이터센터가 거의 없고 초고속 인터넷 보급률도 낮은 주에서도 광역 전력망 비용 분담을 통해 다른 지역 빅테크 기업의 투자비용을 부담하는 역설도 나타났다.

◇ 세제 혜택에도 지역경제 효과는 제한적

데이터센터 유치를 위해 지방정부가 제공하는 세제 혜택의 경제적 효과도 기대에 미치지 못했다. 미국 28개 주를 분석한 결과, 세제 혜택 지출이 10배 늘어날 때 지역 노동소득 증가 효과는 1.4배에 그쳤다.

버지니아주는 18억5000만 달러의 세제 혜택을 제공했지만, 혜택 1달러당 노동소득 환원액은 2.2달러였다. 반면 세제 혜택을 최소화한 캘리포니아는 1달러당 183달러의 노동소득을 창출했다. 가계의 에너지 부담이 크게 증가한 지역일수록 세제 혜택의 노동소득 환원 효과도 낮았다.

▲지난달 12일 미국 미시간주 메이슨에서 시위대가 '데이터 센터 반대(No Data Center)'라고 적힌 피켓을 들고 있다. (사진=AP/연합뉴스)

◇ 수혜자 부담 원칙으로 요금체계 개편해야

연구진은 해결책으로 데이터센터가 유발한 전력망 투자비용을 직접 부담하도록 하는 '수혜자 부담 원칙'을 제시했다. 데이터센터의 부지 내 자체 발전시설 구축과 피크 시간대 전력 사용을 줄이는 수요반응(DR) 제도도 대안으로 꼽았다. 빅테크 기업에 부과금을 징수해 저소득층 에너지 복지에 재투자하는 방안도 제안했다.

다만 자체 발전에 천연가스나 디젤 발전기를 활용하면 질소산화물과 미세먼지 등 대기오염이 심해질 수 있어 환경 규제가 병행돼야 한다. 태양광·배터리와 소형모듈원자로(SMR) 역시 건설 기간이 길어 빠르게 늘어나는 데이터센터 수요에 즉각 대응하기 어렵다는 한계가 있다.

연구를 이끈 펑치 유 코넬대 교수는 “AI 혁신의 혜택은 빅테크 기업과 고소득층이 누리는 반면, 전력망 과부하와 요금 인상 피해는 농촌과 저소득층이 떠안고 있다"면서 “전력 인프라 비용 배분 체계의 근본적인 개편이 필요하다"고 지적했다.

강찬수 기후환경 전문기자 kcs25@ekn.kr