한국의 1,600조 원 AI 투자, 공급 병목 겨냥…전력·인력 확보가 관건

대규모 투자 계획, 현실성 시험대에 오르다

한국은 향후 10년간 계획된 약 1,600조 원의 투자를 단순히 공장과 데이터센터를 더 짓는 데 그치지 않고, 서로 연결된 산업 네트워크를 구축하는 데 활용해야 한다고 산업연구원(KIET)이 2026년 10월 15일 발표한 보고서에서 밝혔다.

‘메가 프로젝트의 전략적 시사점과 산업정책 과제’ 보고서는 글로벌 인공지능 확장이 막히고 있는 세 분야를 꼽았다. 첨단 반도체 패키징, 데이터센터용 전력과 장비, 로봇에 필요한 정밀 부품과 산업 데이터다. KIET는 한국이 AI 전 분야에서 미국·중국과 맞서려 하기보다 이 분야에서 필수 공급자로 자리 잡을 수 있다고 주장했다.

정부의 3대 메가 프로젝트는 반도체, 피지컬 AI, AI 데이터센터를 아우른다. 목표에는 5년 안에 고대역폭메모리(HBM)와 D램 생산능력을 두 배로 늘리고, 지역별 반도체·로봇 거점을 개발하며, 2029년까지 AI 데이터센터 용량 8.4기가와트를 구축하는 계획이 포함된다. 2단계 사업에서는 데이터센터 목표 용량을 2035년까지 18.4기가와트로 확대할 방침이다.

KIET의 제안은 기업들이 실제로 그만큼의 전력을 사용할지, 지역 사업이 인력을 유치할 수 있을지를 살펴본 국회 논의 하루 뒤에 나왔다. 시민단체들도 투자 계획의 바탕이 된 경제성·환경성 평가 자료를 요청한 바 있다.

따라서 핵심 과제는 자금 조달보다 크다. 공장과 공급업체, 숙련 인력, 고객, 물과 전력을 동시에 확보해야 한다. 연결고리 하나라도 빠지면 값비싼 시설이 가동을 기다리는 상황이 벌어질 수 있다.

한국이 AI 병목 분야를 겨냥하는 이유

이재명 대통령은 6월 29일 삼성과 SK하이닉스 경영진과 함께 프로젝트를 발표하며, 산업 확장을 서울 밖 지역의 활력 회복과 연계했다. 이 대통령은 세 분야가 한국 경제의 다음 도약을 뒷받침할 기반이라고 설명했다.

“우리는 다른 어느 나라보다 빠르게 AI의 핵심 요소를 확보해야 합니다.” 이 대통령은 “반도체, 피지컬 AI, AI 데이터센터는 위대한 도약을 위한 3대 축”이라고 말했다.

KIET는 메모리 반도체에서 첨단 패키징, 제조 데이터, 피지컬 AI로 이어지는 연결 경로를 제안하며 이를 ‘전략적 AI 회랑’이라고 부른다. 한국이 이미 상당한 제조 경험을 축적한 산업을 기반으로 삼고, 이를 새로운 수요처와 연결한다는 구상이다.

메모리 칩은 AI 프로세서에 필요한 고속 데이터 접근을 제공한다. 패키징은 칩을 하나의 작동 시스템으로 연결한다. 데이터센터는 이런 시스템을 수용하고 전력과 냉각을 공급한다. 피지컬 AI는 실제 작업 현장에서 얻은 컴퓨팅 능력과 정보를 활용해 기계를 제어한다.

삼성과 SK그룹은 이미 엔비디아를 비롯한 고객사에 제품을 공급하고 있다. 투자 확대 규모도 크다. 구글, 아마존, 메타 등 미국 기술기업들은 올해 관련 기술에 6,500억 달러를 지출하겠다고 밝혔다. 한국은 고객들이 다른 곳에서 쉽게 구할 수 없는 제품과 인프라를 공급해 이러한 확장 속에서 지속 가능한 입지를 확보하려 한다.

KIET의 권고는 수출을 넘어선다. 기존 한국 산업이 AI를 도입하고 신기술을 상용 제품으로 발전시킬 수 있도록 공동 인프라를 바탕으로 연구·실증·투자·생산을 연계하자는 것이다.

투자액의 구성

KIET는 10년간 투자 규모를 약 1,600조 원으로 제시했다. 정부는 6월 발표 당시 민관이 계획한 투자액이 1,350조 원을 넘는다고 설명했으며, 다른 발표 자료에서는 총액을 1,430조 원 이상으로 제시했다. 각 발표 수치를 조정해 설명하는 통합 내역은 현재까지 공개되지 않았다.

확인된 주요 투자 항목은 메모리 반도체 공장 4곳에 약 800조 원, 1단계 AI 데이터센터에 약 550조 원이다. 삼성전자와 SK하이닉스가 전남·광주권에 각각 반도체 공장 2곳씩을 건설할 계획이다. 충청권 HBM 패키징 시설에는 추가로 81조 원이 투입될 예정이다.

삼성그룹과 SK그룹도 반도체 공장과 데이터센터 등을 포함해 장기 국내 투자액으로 총 4,755조 원을 별도로 약속했다. 이들 기업의 광범위한 투자 계획은 국가 전략에 포함된 사업 유형과 일부 겹치지만 별도의 투자 체계에 속한다.

정부는 부지 조성, 인허가, 건설을 지원하겠다고 밝혔다. 지역사회가 따져봐야 할 실질적 문제는 공공 인프라가 얼마나 필요한지, 기업이 언제 자체 투자를 확정할지, 지역 기업이 얼마나 참여할 수 있는지다.

반도체 확장, 신규 공장만으로는 부족

AI 시스템에 더 강력한 프로세서와 메모리 조합이 필요해지면서 첨단 패키징이 핵심 병목으로 떠오르고 있다. 패키징은 여러 칩을 하나의 고성능 조립체로 연결해 신속하게 정보를 주고받도록 한다. 칩 생산만 늘리고 이 연결 공정을 확대하지 않으면 공급망의 다른 단계가 수요를 따라가지 못할 수 있다.

KIET는 한국이 메모리 분야에서 쌓은 강점을 패키징 사업으로 확장할 기회가 있다고 본다. 지역 계획은 남서부에 신규 반도체 공장을, 충청권에 첨단 패키징 거점을, 동남권에 소재·부품·장비 거점을 두는 구상이다.

이러한 지역 배치는 각 지역에 상호 보완적인 역할을 부여한다. 동시에 조율 과제도 생긴다. 복잡한 생산 공정을 원활하게 유지하려면 반도체 기업 가까이에 장비와 화학제품, 교체 부품, 전문 서비스가 있어야 한다.

이종환 상명대 시스템반도체공학과 교수는 협력업체들이 대형 제조사와 함께 사업장을 마련하도록 유인책이 필요하다고 말했다.

“핵심은 반도체 생태계입니다.” 그는 “대부분 중소기업인 반도체 소재·부품·장비 업체도 생태계를 완성하려면 지역에 들어와야 합니다. 협력업체에 인센티브를 제공하는 것도 중요한 과제입니다”라고 말했다.

용인과 수도권 주변 다른 지역의 기존 생산 기반도 강화될 예정이다. 따라서 지역 확장 과정에서는 기존 사업장을 뒷받침하는 동시에 다른 지역에서 새로운 인력·공급업체 네트워크를 구축해야 한다.

데이터센터, 일정과 수요가 관건

초기 데이터센터 개발 계획 8.4기가와트는 SK·GS·네이버가 주도할 것으로 예상되며, 총투자액은 약 550조 원이다. SK가 5기가와트, GS가 2.4기가와트, 네이버가 1기가와트를 맡는다.

기가와트는 전력량의 단위다. 이번 계획에서는 데이터센터 용량을 나타내므로 전력망 연결과 냉각이 사업 추진의 핵심이다. KIET는 칩을 더 쉽게 확보할 수 있게 되더라도 변압기와 전력 공급, 냉각 장비, 전력망 접속이 점점 큰 제약이 될 것으로 본다.

국가 계획이 발표되기 전부터 이미 개발 또는 검토 중이던 사업도 있다. 동해와 당진에 각각 1.2기가와트 규모로 계획된 GS 시설, 네이버의 세종 1기가와트 시설, 울산의 SK 1기가와트 사업이 포함된다. SK는 대구·경북, 호남, 강원, 중부권 부지도 검토하고 있다.

사업 추진의 주요 일정은 다음과 같다.

• 2026년 6월 29일: 정부가 3대 메가 프로젝트를 발표했다.
• 2026년 10월 12일: 시민사회 연대체가 경제성·자원·환경성 평가를 요청했다.
• 2026년 10월 14일: 국회 논의에서 전력 수요와 지역 투자 여건을 검토했다.
• 2026년 10월 15일: KIET가 산업 전략 보고서를 발표했다.
• 2028년 상반기: 데이터센터 1단계 사업 착공이 예정돼 있다.
• 2029년: 초기 목표 용량 8.4기가와트를 기준으로 단계적 가동이 시작될 전망이다.
• 2035년: 2단계 사업을 통해 계획 용량이 18.4기가와트로 확대될 예정이다.

2029년부터 2035년까지 추가되는 10기가와트는 1단계 사업 성과와 시장 수요에 따라 SK가 맡을 예정이다. 후속 확장 결정에 고객 수요가 명시적인 조건으로 반영된다는 뜻이다.

부동산 컨설팅업체 세빌스는 2024년 12월 기준 한국의 데이터센터 용량을 1.9기가와트로 추산했다. 1단계 계획만으로도 이 수치의 약 4.4배이며, 전체 18.4기가와트 사업은 약 9.7배에 이른다. 이는 기존 산업 규모와 비교한 건설 계획의 크기를 보여준다.

전력 수요 전망에 검증 요구

정부의 인프라 계획에는 남서부 반도체 산업을 위한 전력 6.3기가와트와 하루 65만 톤의 용수 공급이 포함돼 있다. 10월 14일 논의에서는 이러한 산업 수요가 국가 전력 수요 전망에 어떻게 반영됐는지 살펴봤다.

에너지전환포럼의 석광훈 전문위원은 제12차 전력수급기본계획의 수정 수요 전망에 반도체와 데이터센터, 전기화에 따른 추가 수요 53.5기가와트가 반영됐다고 말했다. 전망치는 기준 시나리오 179.2기가와트와 고수요 시나리오 186.4기가와트로 제시됐으며, 저수요 시나리오는 없었다.

석 위원은 산정 방식에 일부 수요가 중복 집계됐을 가능성이 있고, AI 효율 개선으로 향후 전력 수요가 줄어들 수 있다고 주장했다. 발전소 건설에는 수년이 걸리므로 예상 고객이 늦게 나타나거나 전력을 적게 쓰면 비용 부담이 큰 투자로 남을 수 있다는 우려다.

녹색에너지전략연구소 문효동 부연구위원은 2030년 전국 11개 권역의 전력 운영을 모형화했다. 분석 결과 액화천연가스 발전 이용률은 제11차 전력수급기본계획 기준 30.7%였으며, 제12차 계획에서 데이터센터 수요를 절반만 반영하면 40.6%, 전부 반영하면 47.8%로 상승했다.

모형은 검토한 데이터센터 수요 시나리오 사이에서 연간 순연료비가 약 3조 9,000억 원 증가하는 것으로 추산했다. 강원도의 추가 수요가 서울·경기 지역의 가스 발전을 늘릴 수 있다는 결과도 나왔다. 지역 사업도 전국 전력망과 연결돼 있음을 보여주는 대목이다.

같은 데이터센터 수요 조건에서 재생에너지 용량을 100기가와트에서 120기가와트로 늘리면 모형상 화석연료 발전량은 22.9테라와트시 줄었다. 미활용 재생에너지 발전량은 4.8테라와트시 늘어, 해당 전력을 수용할 전력망과 운영 체계가 필요하다는 점도 드러났다.

이승현 한양대 ERICA캠퍼스 겸임교수는 18.4기가와트가 계약된 수요가 아니라 기업들이 희망하는 용량을 합산한 수치라고 지적했다. 문 부연구위원은 전력 수요의 확실성에 따라 사업을 분류하고 2026년부터 2030년까지의 실행 계획을 마련하라고 제안했다.

인력과 공급업체의 지역 이전이 필요

녹색에너지전략연구소 이효은 부연구위원이 제시한 설문조사는 기업의 투자 확대 관심과 지역 투자 사이의 격차를 보여줬다. 기업의 입지·전력·시설 투자 담당자 80명 가운데 83.8%가 5년 안에 신규 시설이나 증설을 검토하고 있었다. 현행 정부 지원 조건에서 지역 투자를 할 가능성이 높다고 답한 비율은 38.8%에 그쳤다.

격차는 45%포인트다. 지역 입지 검토가 무산된 응답자 가운데 77.8%는 인력 확보의 어려움을 이유로 들었고, 전력 공급과 전력망 연결의 불확실성을 꼽은 비율은 22.2%였다.

이병훈 포항공대 전기전자공학과 교수는 신규 공장에 초기에는 수도권의 경력 엔지니어가 필요할 것이라고 말했다. 직원과 가족이 이전을 매력적으로 느끼도록 기업이 여건을 마련해야 한다는 설명이다.

유회준 한국과학기술원 전기및전자공학부 교수는 보상과 주거, 자녀 교육 문제를 기업이 미리 준비해야 한다고 강조했다.

상명대 이종환 교수는 장기적인 해법으로 지역 인재 채용과 양성이 필요하다고 말했다.

“장기적인 노력이 필요한 산업이며, 지역 밖에서 채용한 직원은 불과 몇 년 만에 떠날 수 있습니다.” 그는 말했다.

이 교수는 생산직과 엔지니어, 연구 인력을 양성하기 위해 지역 고등학교·대학·대학원과 협력하자고 제안했다. 새로운 산업 일자리를 기대하는 지역사회에서 현지 교육은 건설 붐을 주민들이 실제로 얻을 수 있는 일자리와 연결한다.

피지컬 AI, 7대 지역 성장 계획 연결

피지컬 AI는 로봇과 기타 기계가 AI를 활용해 현실 세계에서 작업을 수행하는 것을 말한다. 로봇은 컴퓨터의 판단을 정확한 움직임으로 바꿔야 한다. KIET는 움직임을 만들어내는 정밀 액추에이터와 속도·토크를 제어하는 감속기, 신뢰할 수 있는 산업 데이터를 핵심 요소로 꼽았다.

정부는 새만금과 대구·경북을 중심으로 휴머노이드 로봇을 대량 생산할 계획이다. KIET는 더 광범위한 투자 프로그램을 다음과 같은 역할을 기반으로 한 7대 지역 성장 엔진과 연계하자고 제안했다.

• 중부권: AI 핵심 부품과 첨단 산업.
• 강원: 기기 가까이에서 정보를 처리하는 엣지 AI의 의료·바이오 응용.
• 전북: 로봇 제조와 농업 피지컬 AI.
• 대구·경북: 피지컬 AI 부품과 로봇 공급망.
• 동남권: 조선·해운·우주·항공·방위산업의 제조 AI와 실증.
• 남서부: AI 컴퓨팅 인프라와 에너지 응용.
• 제주: 재생에너지와 연계한 AI 시스템.

제조 데이터는 기계와 생산라인이 가동될 때 생성되는 정보다. KIET의 전략은 이 정보를 실증과 상업 생산에 연결해 연구가 공장 활용과 분리되지 않도록 하고, 실제 작업을 바탕으로 산업별 AI를 개발한다는 구상이다.

이준 KIET 전략산업연구센터장은 프로젝트 수요와 기술 성과가 7대 지역 성장 엔진으로 이어져야 한다고 말했다. 그의 제안은 대형 시설을 짓는 기업을 넘어 혜택을 확산하는, 수요·기술·투자를 위한 공동 국가 플랫폼으로 프로젝트를 바라본다.

지역사회, 계획을 뒷받침할 자료 요구

지역 참여와 자치를 위해 활동하는 시민단체 연대체는 10월 12일 산업·기후에너지·과학기술·국토인프라 담당 부처에 사업 관련 자료를 요청했다.

요청 자료에는 경제성 조사, 전력·용수 수요 전망의 근거, 직접·간접 온실가스 배출 추정치가 포함된다. 반도체 생산 과정의 환경 피해와 건강 보호 대책, AI 데이터센터가 지역 경제에 미칠 영향에 대한 평가도 요구했다.

연대체는 비용과 편익이 어떻게 나뉘는지 검증하길 원한다. 인프라와 사회적 비용은 지역사회와 공공이 부담하는 반면 투자 수익은 기업에 집중될 수 있다는 우려다.

KIET 보고서와 국회 논의는 같은 투자 프로그램을 서로 다른 방향에서 살펴본다. KIET는 한국 산업이 어디에서 사업 기회를 얻고 지역 경제 전반에 기술을 확산할 수 있는지 짚는다. 국회 논의는 수요가 인력과 고객, 감당 가능한 인프라를 갖춘 실제 가동 시설로 이어지려면 무엇이 필요한지 따진다.

다음 건설 단계는 2028년 상반기이며, 데이터센터는 2029년부터 단계적으로 가동될 예정이다. 발표에서 실제 운영까지 투자 확약, 고객 수요, 인허가, 전력망 연결, 공급업체 참여, 인력 채용이 구체적인 시험대가 된다. 이 과제들을 함께 해결해야 지역 전략에 필요한 산업 기반을 마련할 수 있다.

핵심 요점

• KIET는 계획된 약 1,600조 원의 투자를 반도체·데이터센터·로봇 산업의 연계에 활용하라고 권고했다.
• 전략의 핵심 분야는 첨단 패키징, 전력 인프라, 정밀 로봇 부품, 산업 데이터다.
• 초기 데이터센터 계획에서 SK는 5기가와트, GS는 2.4기가와트, 네이버는 1기가와트를 맡는다.
• 목표 용량은 2029년까지 8.4기가와트에서 2035년까지 18.4기가와트로 확대되며, 후속 확장은 수요와 초기 사업 성과에 달려 있다.
• 지역 인력 채용, 공급업체 네트워크, 전력과 용수 확보가 주요 추진 과제다.
• 연구자와 시민단체는 수요 검증을 강화하고 경제성·환경성 평가 자료를 공개하라고 요구하고 있다.