일년 중 단 5분만 중단되는 데이터센터…“안정적 전력공급이 핵심, LNG발전 가장 현실적”

IEA, 2024~2026 전력수요 증가 대부분 AI·데이터센터
재생에너지는 간헐성 문제, 원전은 최소 12년 이상 걸려
저탄소 LNG발전이 가장 현실적…현실적 정책목표 세워져야

세계 각국이 AI 경쟁에서 앞서나가기 위해 데이터센터를 대량 구축하면서 그에 따른 에너지 공급량도 크게 늘고 있다. 데이터센터는 일년 중 단 5분가량만 서비스가 중단되기 때문에 에너지 공급도 일정해야 한다. 간헐성 문제가 있는 재생에너지로는 공급이 제한적이기 때문에 가스발전이 최적의 에너지가 될 것이라는 제안이 나오고 있다.

15일 발전업계에 따르면 박종배 건국대 전기전자공학부 교수는 지난 11일 제5회 코가스포럼에서 데이터센터에 공급하는 최적의 에너지원으로 천연가스발전을 꼽았다.

그는 “국제에너지기구(IEA)는 2024~2026 글로벌 전력수요 증가율이 연평균 3.4%에 이르는데, 대부분이 데이터센터, AI, 가상화폐가 주요 원인이 될 것이라고 발표했다"며 “특히 미국의 경우 데이터센터 전력 소비 비중이 2022년 4%에서 2026년 6%로 늘고, 2030년에는 무려 12%까지 증가할 것으로 예측했다"고 밝혔다.

시장조사기관 스태티스타에 따르면 2024년 3월 기준 세계 데이터센터 수는 1만개를 상회했다. 이 가운데 미국이 5381개로 압도적이고 이어 독일 521개, 영국 514개, 중국 449개, 캐나다 336개, 프랑스 315개, 호주 307개, 네덜란드 307개, 러시아 297개, 일본 251개이다. 한국은 아직 200여개 수준이다.

우리 정부는 11차 전력수급기본계획에서 2038년에 데이터센터 전력수요가 6.2GW에 이를 것으로 전망했다.

박 교수에 따르면 AI용 데이터센터의 일년 간 서비스 이용률은 99.999%에 이르고 있는데, 이는 일년 중 서비스 중단시간이 5분 15초에 불과한 것이다. 그만큼 중단없는 안정적인 에너지 공급이 핵심으로 꼽힌다.

그는 “우리나라에서 전통적으로 사용하고 있는 신뢰도 기준은 공급지장기대(LOLE) 일수가 연간 0.3일이므로 현재의 전력공급 신뢰도보다 훨씬 더 높아져야 한다"며 “그뿐만 아니라 대규모 전력을 사용함에 따라 발생하는 전기요금 또한 AI 데이터센터 경쟁력에 영향을 미치는 매우 중요한 요소"라고 강조했다.

박 교수는 전력공급 원칙의 3대 원칙인 안정성, 경제성, 환경성에 따라 AI용 공급전력으로 재생에너지, 원자력, 천연가스를 꼽으면서도 그 중에서도 천연가스 발전이 가장 현실적이라고 분석했다.

그는 “미국 빅테크 기업들이 전통원전과 소형모듈원전(SMR), 천연가스발전을 데이터센터 주요 전력원으로 고려하는 이유가 여기에 있다"면서 “원전 및 SMR 건설에는 최소 12년 이상이 소요되므로 그 대안으로 건설기간이 짧고 탄소배출이 석탄보다 적은 LNG 열병합발전에 보다 많은 관심과 유연성 부여가 필요하다"고 강조했다.

에너지경제연구원 출신인 전우영 전남대 경제학부 교수도 앞으로 LNG발전의 전력 공급이 중요하다고 강조했다.

전 교수는 “지난 4월 발생한 스페인 정전의 주요 원인은 과도 전압에 대응할 자원 부족이었다는 스페인 장관 발표가 있었다. 재생에너지 증가로 급전 가능하지 않은 인버터 기반의 자원이 많아지면 전압과 주파수 변화에 대응할 수 있는 자원 비중이 줄어든다"며 “석탄발전 퇴출이 예정된 상황에서, LNG발전은 유연성, 관성, 전압관리 제공을 통해 계통을 강건하게 만들 수 있다"고 말했다.

전 교수는 이어 “재생에너지 발전 비중이 커지는 상황에서는 계통운영 원칙이 기존 경제급전에서 유연성급전, 신뢰성급전으로 전환될 필요가 있다"며 “우리와 같은 독립계통을 가진 대만은 2030년까지 재생에너지 발전 30%, LNG발전 50%를 계획했고, 일본은 2040년까지 재생에너지 발전 최대 40%, LNG 중심 화력발전 최대 50%로 계획하고 있다"고 설명했다.

전 교수는 “수소혼소 전환, 탄소포집저장(CCS) 기술 적용 등 점진적으로 무탄소 전환이 가능한 LNG발전 활용을 통해 보다 안정적이고 강건한 계통 환경 마련이 필요하다"고 강조했다.

2030년 국가온실가스감축목표(NDC)와 2050년 탄소중립 달성을 목표에 두고 설정된 11차 전력수급기본계획에서는 우리나라 전력 수요가 2024년 557.1TWh에서 2038년 735.1TWh로 연평균 2% 증가할 것으로 예측했다.

이에 대응한 원별 전력 공급량은 2023년 대비 2038년까지 원전 180.5→248.3TWh, 재생에너지 49.4→205.7TWh, 신에너지 7.2→26.4TWh, 청정수소 및 암모니아 0→43.9TWh, 기타 8.3→34.9TWh로 증가한다.

반면 화석연료인 석탄은 184.9→70.9TWh, LNG는 157.7→74.3TWh로 급감하게 된다. 이는 앞으로 LNG발전의 역할과 공급이 더 중요해질 것이라는 박종배 교수와 전우영 교수의 주장과는 반대되는 양상이다.

이처럼 정치적 목표를 담은 정부 정책과 에너지 전문가들의 분석 간에 괴리가 발생하는 현상이 문재인 정부에 이어 이재명 정부에서도 나타나고 있다.

대표적인 것이 수소경제 활성화 로드맵이다. 2019년 문 정부는 2030년까지 수소차 81만대 보급, 수소 충전소 660개소 구축, 수소 발전량 비중 2.2% 달성 등을 포함한 구체적인 목표를 제시했다.

하지만 한국수소연합의 종합정보포탈에 따르면 현재 국내 수소차는 3만8622대, 충전소는 225개, 수소발전량은 0%로, 목표치에는 턱없이 부족한 실정이다.

이에 대해 에너지경제원장과 한국자원경제학회장을 역임한 에너지 전문가 박주헌 동덕여대 경제학과 교수는 실현 가능성에 초점을 둬서 무리하지 않은 목표를 제시하는 방향으로 가야 한다고 지적했다.

박 교수는 “현실성이 떨어지는 법적 계획이 만들어지고, 가스공사 같은 공기업은 현실적이지 못한 계획에 구속돼 현실적이지 못한 경영계획을 세우는 악순환에 빠지게 된다"며 “법적 계획의 경직성을 완화할 필요가 있다. 아웃룩(전망)화하고, 법적 구속력이 필요 없도록 해야 한다. 특히 가스공사 등 공기업에 독립적인 수요 전망을 하게 하는 등 유연하게 하는 제도 개혁이 필요하다"고 강조했다.

윤병효 기자 chyybh@ekn.kr