AI가 전력을 새로운 병목으로 만든 배경
인공지능은 연구실을 벗어나 데이터센터로 불리는 대규모 컴퓨터 집적 시설로 옮겨가고 있다. 모델 학습과 AI 질의 응답 서비스 제공을 위해 한곳에 수천 개의 고성능 칩이 모인다. 이 장비는 막대한 전력을 소비하고 열을 발생시켜 산업용 냉각 설비를 필요로 한다. 많은 지역에서 알고리즘이 아니라 전력이 핵심 제약 요인이 됐다.
목차
에너지 기관들은 데이터센터가 2024년에 이미 약 415테라와트시의 전력을 소비했으며, 이는 전 세계 소비량의 약 1.5%라고 추산한다. 국제에너지기구(IEA)는 기본 시나리오에서 이 수치가 2030년까지 약 두 배인 945테라와트시로 늘어날 수 있다고 전망한다. 현재 미국, 중국, 유럽이 최대 소비 지역이다. 2030년까지 증가분의 거의 80%를 미국과 중국만 차지할 것으로 보인다. 전력 수요가 특정 지역에 집중되면서 지역 전력망에 부담이 커지고, 비용이 많이 드는 설비 개선이 필요해지고 있다.
AI 서버에는 기존 컴퓨터보다 랙당 전력 소비량이 큰 고성능 그래픽 프로세서가 사용된다. 전력 밀도가 높아지면 변압기, 개폐 장치, 케이블, 고장 보호 장비와 냉각 설비의 수요도 늘어난다. 데이터센터가 빠르게 가동을 확대할 때 안정적인 전력 공급을 보장하기 위해 현장 예비 전원과 에너지 저장 설비를 요구하는 전력회사도 많다. 이에 따라 발전소에서 서버실까지 전력을 전달하는 장비를 제조하는 기업의 수주 잔고가 빠르게 늘고 있다.
중국 장비 제조업체가 주목받는 이유
AI 관련 건설 붐이 지정학적 제약과 긴 납기에 맞물리고 있다. 미국의 대형 기술 기업들은 중국 본토 공급업체 대신 일본과 한국의 동맹국 기업에서 계속 제품을 구매하고 있다. 이들 기업의 수주 잔고가 수년 치로 늘어나면서 다른 시장의 구매자들은 더 빠른 납기와 낮은 비용을 기대하며 중국으로 눈을 돌리고 있다.
씨티그룹 글로벌마켓의 중국 주식 전략가이자 아시아 유틸리티·청정에너지 리서치 책임자인 피에르 라우는 이러한 변화가 장비 공급망에 미치는 영향을 추적해 왔다.
지정학적 긴장 속에 미국은 중국 대신 일본과 한국에서 제품을 구매합니다. 이제 일본과 한국 기업의 수주 잔고가 3년 치에 달해 신흥시장 기업들이 중국 본토 공급업체로 향하고 있습니다.
그는 백악관이 대형 클라우드·통신 투자자들의 공격적인 AI 구축을 계속 지원하는 한 중국 본토 공급업체의 현재 호황이 이어질 수 있다고도 말했다.
트럼프가 계속 책임자로 있는 한 [상승 국면은 이어질 것입니다].
수출 통계에서도 급증세가 확인된다. 올해 첫 10개월 동안 중국은 약 73억 달러 규모의 변압기와 약 43억 달러 규모의 고전압 가스절연 개폐 장치를 수출했다. 이는 전년 동기 대비 각각 37.8%, 28.5% 늘어난 수치다. 같은 기간 전체 수출 증가율은 5.3%였다.
급증세를 보여주는 수치
북미에서 부담이 가장 크다. 업계 추산에 따르면 발전·송전·배전 설비가 제때 확충되지 않을 경우 데이터센터 프로젝트로 인해 2028년까지 최대 20%의 전력 부족이 발생할 수 있다. 대형 클라우드 업체들의 자본 지출 계획은 급격히 확대됐으며, 분석가들은 이번 10년간 전력망 투자가 연간 약 5% 늘어날 것으로 예상한다. 일부 연구기관은 AI 관련 전력 수요가 2026년까지 10배가량 늘어날 수 있다고 전망하며, 이에 따라 변압기와 개폐 장치 수요가 한 차례 더 증가할 것으로 본다.
중국 내 전망치도 상향 조정되고 있다. UBS는 2028~2030년 중국의 전력 수요가 연간 약 8% 증가할 것으로 내다봤다. UBS 리서치는 이 가운데 약 2.3%포인트가 AI 데이터센터, 1.4%포인트가 수출 지향형 제조업, 1.2%포인트가 운송·산업의 전기화에서 비롯될 것으로 분석했다. 중국은 향후 3년간 약 5~6기가와트 규모의 신규 AI 데이터센터 용량을 계획하고 있다. 현재 미국에서 추진 중인 40~45기가와트에 크게 못 미쳐 추가 성장 여지가 있음을 시사한다. UBS는 제15차 5개년 계획 기간에 새로운 자본 지출 주기가 시작돼 원자력 발전 승인과 풍력 설비 증설부터 전력망 확충과 에너지 저장에 이르기까지 전력 투자가 연간 약 12% 늘어날 것으로 예상한다.
이 같은 기대감은 주식시장으로 번졌다. 전기 부품 제조업체 TBEA 주가는 11월 두드러진 한 주 동안 거의 30% 급등했고, 태양광 장비업체 CSI Solar도 같은 기간 40% 넘게 올랐다. 투자자들은 반도체 설계와 AI 소프트웨어에 집중된 투자에서 벗어나 컴퓨팅을 가능하게 하는 전력, 금속, 냉각, 에너지 저장 등 기반 시설로 옮겨가고 있다.
변압기부터 개폐 장치까지, 지금 필요한 장비
대형 AI 시설을 짓기 위한 구매 목록은 주요 변전소 전체에 해당할 만큼 방대하다. 많은 시설은 자체 고전압 연결 설비와 소규모 전력망을 연상시키는 현장 장비를 갖춰야 한다.
- 전력 변압기: 송전을 위해 전압을 높이고 서버에 공급하기 위해 전압을 낮춘다. 철심에 방향성 전기강판이 사용되고 엄격한 시험을 통과해야 하므로 납기가 수개월에 이를 수 있다.
- 가스절연 개폐 장치(GIS): 밀폐형 외함은 공간을 절약하고 도심 밀집 지역이나 혹독한 기후에서 안정성을 높인다. 고장 전류를 제어하고 대용량 부하를 안전하게 개폐한다.
- 초고압 직류(HVDC): 데이터센터 거점이 확대되면 일부 전력망은 먼 발전원에서 대규모 전력을 끌어오기 위해 HVDC를 사용한다. 이를 위해 변환 장치, 제어 시스템, 특수 변압기가 필요하다.
- 중전압 장비와 전력 분배 장치: 정교하게 연동된 보호 설비를 통해 건물 내부와 랙 사이에 전력을 안전하게 분배하고 정전을 방지한다.
- 냉각·열 관리: 전력 밀도가 높아지는 가운데 냉각기, 증발식 시스템, 액체 냉각 장치가 칩을 안전한 온도로 유지한다.
- 에너지 저장 시스템: 배터리 뱅크는 단시간의 수요 급증을 흡수하고 신속히 대응하며 전력망 변동 중에도 가동 시간을 유지하는 데 도움을 준다.
- 케이블과 도체: 단면적이 큰 구리·알루미늄 케이블이 시설 내부 장비와 전력망을 연결한다. 전력망 건설 확대에 따라 케이블용 알루미늄 수요도 늘었다.
중국 제조업체들은 이들 제품 다수에서 경쟁력을 갖추고 있다. 비용 구조와 생산 규모, 대규모 국내 전력망 프로젝트 경험을 바탕으로 공격적인 가격을 제시할 수 있다. 특히 다른 공급업체의 납기가 길어 구매자들이 대기해야 하는 시장에서 경쟁력이 두드러진다.
주문이 들어오는 곳
북미가 가장 눈에 띄는 수요처다. 분석가들은 전력회사들이 단기적으로 빠르게 발전 용량을 확보하기 위해 가스터빈에 의존하고, 장기적으로는 가스·원자력 발전소와 광범위한 전력망 개선에 나설 것으로 예상한다. 노후 석탄·가스 발전소가 폐쇄되고 계통 연결 대기 물량이 늘어나면서 변압기 공급 부족은 심화되고 있다.
신흥시장도 수요를 더하고 있다. 라틴아메리카, 중동, 동남아시아 국가들은 산업 성장과 신규 데이터센터를 뒷받침하기 위해 발전 설비를 확충하고 송전망을 개선하고 있다. 이들 시장은 가격에 민감하고 납기를 맞춰야 하는 경우가 많아 중국 본토 수출업체에 기회가 열리고 있다.
데이터센터 개발업체들은 저렴한 전력, 안정적인 계통 연결, 우호적인 인허가 환경을 갖춘 지역에 시설을 집중하는 경향이 있다. 이에 따라 수력·원자력 발전소나 대규모 재생에너지 설비가 있는 지역으로 프로젝트가 몰리고 있다. 중국 기업들은 국제 시공업체에 부품을 공급하거나 직접 수출하는 방식으로 변압기, GIS, 대전류 케이블의 공급 공백을 메우는 경우가 많다.
투자자와 시장에 미치는 영향
이러한 변화에는 투자 측면의 의미도 있다. AI 순수 종목의 강한 상승세가 식으면서 전력 공급망과 연관된 기업을 찾는 투자자가 늘고 있다. 여기에는 전력망 장비 제조업체, 에너지 저장 업체, 구리와 알루미늄을 공급하는 금속 생산업체가 포함된다.
중국에는 투자 가능한 상장 종목이 다양하다. TBEA와 CSI Solar가 급등한 주간은 이런 흐름을 부각했다. 전력망 투자가 실제로 이어지면 변압기와 개폐 장치 제조업체는 수년간 수주 전망의 가시성을 확보할 수 있다. 납기가 길고 품질 기준이 엄격한 틈새 시장에서는 가격 결정력이 개선될 가능성도 있다.
다만 제약 요인도 남아 있다. 전력회사와 클라우드 사업자는 서로 다른 일정으로 움직인다. 대형 발전소와 송전선 건설에는 인허가부터 시공까지 수년이 걸리지만 데이터센터 팀은 몇 개월 단위로 움직인다. 주가는 원자재 가격 변동과 주요 소비 지역의 수출 정책 변화에도 영향을 받을 수 있다.
위험 요인과 정책 변화, 품질 점검
무역 장벽은 시장 상황을 바꿀 수 있다. 관세 인상, 자국산 우선 규정, 신규 안보 심사는 일부 시장으로의 수출을 제한할 수 있다. 정부는 핵심 인프라에 설치되는 장비의 원산지에 민감하다.
가격만큼 품질과 표준도 중요하다. 구매자는 IEC 또는 IEEE 표준 준수를 명시하고 공장 검사, 형식 시험, 현장 시운전 지원을 요구하는 경우가 많다. 수십 년간 가동해야 하는 고전압 장비에는 탄탄한 보증과 서비스망이 필수다.
투입 비용도 변수다. 구리, 알루미늄, 방향성 전기강판은 변압기와 케이블의 핵심 소재다. 가격이 급등하면 수주 잔고가 탄탄해도 마진이 줄어들 수 있다. 재생에너지 프로젝트와 전기차 보급 확대 역시 같은 소재를 사용해 공급을 빠듯하게 만들 수 있다.
공급은 AI 구축 속도를 따라갈 수 있을까
AI 도입은 빠른 반면 에너지 인프라 확충은 더디다는 간극은 현실이다. 대형 변압기는 주문 후 제작에 12~24개월이 걸릴 수 있고, 운송과 설치에도 시간이 더 든다. 공장을 증설하려면 새 장비와 숙련된 용접공, 안정적인 철강 공급이 필요하다.
효율 개선이 도움이 될 수 있다. 데이터센터의 전력사용효율(PUE)을 높이고 더 효율적인 가속기를 사용하면 컴퓨팅 단위당 에너지 소비를 줄일 수 있다. 그럼에도 국제에너지기구는 기본 시나리오에서 2030년까지 데이터센터 전력 소비가 다른 부문보다 빠르게 증가하고, 증가분 대부분을 미국과 중국이 차지할 것으로 예상한다. 이 전망은 꾸준한 전력망 투자와 조달 계획의 필요성을 보여준다.
임시방편도 이미 활용되고 있다. 개발업체들은 부하 변동을 완화하고 예비 전력을 확보하기 위해 데이터센터에 배터리 저장 설비를 결합하고, 허용되는 곳에서는 가스터빈이나 고체산화물 연료전지 같은 현장 발전 설비를 추가하며, 신규 풍력·태양광 발전소의 전력을 계약으로 확보하고 있다. 송전망 계획 담당자들은 신규 컴퓨팅 거점에 대규모 전력을 보내기 위해 초고압 직류 활용을 확대하고 있다. 미국에서 원자력 발전 용량이 추가되더라도 2028~2030년 전에는 가동되기 어려울 것으로 보여 변압기와 개폐 장치에 대한 수요 압박은 수년간 높은 수준을 유지할 전망이다.
핵심 내용
- AI 데이터센터가 전력 수요를 재편하면서 전 세계적으로 변압기와 개폐 장치 수요가 늘고 있다.
- 중국의 변압기와 가스절연 개폐 장치 수출은 첫 10개월 동안 각각 37.8%, 28.5% 증가해 전체 수출 증가율 5.3%를 웃돌았다.
- 분석가들은 미국 구매자들이 일본·한국 공급업체를 선호하고 이들 업체의 수주 잔고가 수년 치에 이르면서 신흥시장 기업들이 중국 본토 공급업체로 향하고 있다고 말한다.
- 국제에너지기구는 데이터센터 전력 사용량이 2030년까지 약 두 배로 늘어날 수 있으며, 증가분 대부분을 미국과 중국이 이끌 것으로 전망한다.
- 업계 추산에 따르면 공급이 뒤따르지 않을 경우 데이터센터로 인해 2028년까지 미국에서 최대 20%의 전력 부족이 발생할 수 있다.
- UBS는 2028~2030년 중국의 전력 수요가 연간 약 8% 증가하고, 이 가운데 2.3%포인트가 AI 데이터센터에서 비롯될 것으로 본다.
- 투자자들은 전력 장비, 에너지 저장, 금속 분야로 옮겨가고 있으며 중국 기업들도 수혜 대상으로 꼽힌다.
- 위험 요인으로는 관세와 안보 심사, 긴 제조 납기, 구리·알루미늄·전기강판 가격 변동이 있다.
