AI 데이터센터의 새로운 병목 현상: 전력과 부지 부족이 산업 지형을 바꾼다

미국 뉴욕 포스트 보도에 따르면, 데이터센터 건설을 반대하는 지방 정부 수가 8월 초 500곳에서 한 달 만에 150곳이 추가되어 급격히 증가했습니다. 뉴욕주는 데이터센터 건설을 1년간 보류하고 있으며, 텍사스주도 심사를 강화하는 등 규제 움직임이 확산되고 있습니다.

이러한 지역 주민들의 반대는 주로 데이터센터 입주 시 전기 요금이 인상될 것이라는 우려에서 비롯됩니다. 데이터센터는 막대한 전력을 소비하여 지역 전력망에 부담을 주고, 이는 결국 일반 가정의 전기 요금 상승으로 이어질 수 있다는 지적입니다.

과거에는 엔비디아의 젠슨 황 CEO가 칩 부족을 가장 큰 문제로 지적했지만, 이제는 전력과 부지 확보가 데이터센터 건설의 핵심 병목 현상으로 부상했습니다. 칩 생산 능력은 빠르게 증가하고 있으나, 이를 가동할 충분한 전력 공급과 데이터센터를 지을 수 있는 땅을 찾는 것이 어려워지고 있습니다.

이는 데이터센터 건설 프로젝트가 전력 부족과 부지 확보난으로 인해 지연되거나 무산되는 사례가 증가하는 주된 원인이 되고 있습니다.

미국 버지니아주의 전기 공급 회사 도미니언 에너지(Dominion Energy)는 2035년까지 해당 지역의 전기 요금이 225달러를 넘어설 것으로 전망했습니다. 이는 대규모 데이터센터 입주로 인한 전력 수요 증가가 지역 주민들의 요금 부담을 가중시킬 것이라는 우려를 뒷받침하는 근거가 됩니다.

데이터센터는 막대한 전력을 소비하는 반면, 창출하는 일자리는 상대적으로 적어 지역 경제에 미치는 긍정적인 영향이 제한적이라는 지적이 나옵니다. 또한, 데이터센터 운영 과정에서 발생하는 환경 오염 문제도 지역 주민들의 반대 목소리를 높이는 주요 원인 중 하나입니다.

전력 부족 문제에 직면한 데이터센터들은 외부 전력망에 전적으로 의존하는 대신, 자체적으로 전력을 생산하는 '온사이트 발전' 방식으로 전환하고 있습니다. 이는 천연가스 발전소를 데이터센터와 함께 건설하거나, 이미 재생에너지 인프라가 갖춰진 부지에 데이터센터를 구축하는 형태를 포함합니다.

온사이트 발전은 데이터센터가 전력 공급의 안정성을 확보하고, 지역 전력망의 부담을 줄일 수 있는 대안으로 부상하고 있습니다. 건축 허가 단계부터 독립적인 발전 설비를 갖추는 것이 새로운 트렌드로 자리 잡고 있습니다.

온사이트 발전 분야에서 주목받는 기업 중 하나는 연료전지 전문 기업 블룸에너지입니다. 블룸에너지는 오라클과 2.8GW 규모의 연료전지 도입 파트너십을 체결했으며, 이 중 1.2GW는 확정 계약으로 설비 구축이 진행 중입니다. 이들의 연료전지는 기존 가스터빈보다 훨씬 빠른 55일 만에 설치를 완료할 수 있다는 강점을 가지고 있습니다.

특히, 블룸에너지는 낸시 펠로시 전 미국 하원의장의 주요 투자 포트폴리오에 포함되어 있어 시장의 관심이 높습니다. 이는 블룸에너지가 AI 데이터센터의 전력 문제 해결에 중요한 역할을 할 것으로 기대되기 때문입니다.

온사이트 발전 설비 확대는 변압기 및 전력망 부품 수요 증가로 이어져 국내 전력 인프라 기업들에게 새로운 기회를 제공하고 있습니다. LS ELECTRIC과 산일전기는 온사이트 발전에 포함되는 밴더로 등록되어 변압기 부문에서 협력하고 있으며, 이는 향후 온사이트 발전 시장 성장에 따른 수혜를 기대하게 합니다.

글로벌 전력 관리 기업 이튼(Eaton)은 데이터센터 규제 강화와 온사이트 발전으로의 전환 트렌드 속에서 2분기 견조한 실적을 기록했습니다. 이는 발전 설비, 변압기, GISS(가스절연 개폐장치) 및 구리 수요 증가로 이어졌으며, 이튼은 이러한 변화의 수혜를 직접적으로 받고 있습니다.

이튼의 2분기 매출은 전년 동기 대비 21% 증가한 85억 달러를 기록했으며, 전력 관련 총 수주 잔고는 43% 늘어나는 등 전력 인프라 수요 증대가 실적에 반영되고 있습니다.

이튼은 전력망 관리의 전 과정을 아우르는 '그리드 투 칩(Grid-to-Chip)' 솔루션을 추진하고 있습니다. 이는 발전소에서 생산된 전력이 데이터센터 내 칩의 냉각까지 이어지는 모든 과정을 통합 관리하는 개념으로, 이튼의 CEO는 액체 냉각 기술까지 포함하는 포괄적인 솔루션을 강조하고 있습니다.

이를 위해 이튼은 냉각 기업 인수를 통해 수직 계열화를 강화하고 있습니다. 하지만 이튼과 같은 전통적인 전력 인프라 기업들은 물리적인 증산에 시간이 오래 걸리고, 구리 사용량이 많아 호흡이 긴 사업 특성을 가지고 있습니다.

국내 주요 전력 인프라 기업인 HD현대일렉트릭, 효성중공업, LS ELECTRIC 세 기업의 합산 수주 잔고가 36조 원을 넘어섰습니다. 이는 미국을 포함한 글로벌 시장에서 전력 인프라 확충 수요가 폭발적으로 증가하고 있음을 보여줍니다.

이들 기업은 미국 전력망 내 변압기 및 배전 장비 공급을 확대하며 핵심 전력 기업으로서 미국 밸류체인에 깊숙이 포함되어 있습니다. AI 데이터센터 확산에 따른 전력 인프라 수요 증가는 이들 기업의 지속적인 성장을 견인할 것으로 예상됩니다.

데이터센터에 온사이트 발전을 도입할 경우, 재생에너지의 간헐성 등으로 인해 전력 공급이 불안정해질 가능성이 있습니다. GPU까지 섬세하고 안정적인 전력 공급이 필수적인 데이터센터 특성상, 에너지 저장 장치(ESS)는 이러한 불안정성을 보완하는 핵심 솔루션으로 부상하고 있습니다.

ESS는 데이터센터 외부의 무정전 전원 공급 장치(UPS)와 내부의 배터리 백업 유닛(BBU) 등 다양한 단계에서 전력 관리를 담당합니다. 이 시장에서는 LG에너지솔루션과 삼성SDI 등 국내 기업들의 수혜가 예상됩니다.

AI 데이터센터의 장기적인 전력원으로 소형모듈원자로(SMR)에 대한 빅테크 기업들의 투자가 활발합니다. 그러나 오클로(Oklo), 테라파워(TerraPower), 뉴스케일(NuScale) 등 주요 SMR 개발 기업들의 프로젝트는 인허가 문제 등으로 인해 상업화 일정이 지연되고 있습니다. 빅테크들은 SMR 프로젝트에 계속 투자하고 있지만, 전력은 빨라야 2030년부터 공급받을 수 있을 것으로 예상됩니다.

SMR은 미래 가치가 분명하지만, 현재로서는 현금 매출 확보가 어렵다는 한계가 있습니다. 미국 에너지부의 마일스톤 달성 여부가 관련 기업들의 주가 변동에 큰 영향을 미칠 것으로 보입니다.

소형 원자로나 원자력 발전 자체에 투자하는 것보다 SMR 프로젝트의 상업화 지연 리스크를 고려하여, 원자력 발전의 근원 재료인 우라늄에 직접 투자하는 방법도 고려될 수 있습니다.

일론 머스크의 스페이스X는 지상의 규제와 부지 문제를 최종적으로 우회하기 위해 우주 데이터센터 계획을 추진하고 있습니다. 스페이스X는 2027년 말에 첫 우주용 궤도 데이터센터를 발사하고, 2028년 상용화를 목표로 하고 있습니다. 이 우주 데이터센터에는 엔비디아의 블랙웰 루빈 칩이 탑재될 예정입니다.

우주 데이터센터는 지상 데이터센터가 직면한 물리적 안보 위협, 전력 및 부지 부족, 그리고 환경 규제로부터 자유로울 수 있는 혁신적인 대안으로 주목받고 있습니다. 이는 AI 산업의 미래 방향을 제시하는 중요한 시도로 평가됩니다.