※ AI와 전력 병목 (충분한 전력생산과 AI를 통한 효율적 전력 운영)
AI의 진짜 병목이 실리콘(GPU & 메모리)에서 전기로 넘어가고 있습니다.
현재 세계는 두 가지 커다란 변화에 직면해 있습니다.
하나는 지정학적으로 미국과 중국이 디커플링 되어가고 있으며, 다른 하나는 기술적으로 AI 혁명이 진행 중에 있으며 이로 인해 인류 역사상 가장 큰 인프라 투자가 진행 중입니다.
그리고 미중 갈등과 AI 혁명으로 인한 대규모 인프라 투자는 공급망 문제를 심화시키는 교집합을 지니고 있습니다.
변혁의 시대에, 병목을 선점하거나 병목에서 강한 경쟁력을 가진 기업이 산업 뿐 아니라 주식시장에서도 주목을 받을 수밖에 없는 구조입니다.
개인적으로 희토류 영구자석(제이에스링크)와 AI 전력운영 업체(누리플렉스, 그리드위즈)를 오랫동안 공부하고 투자하는 이유도 미중갈등과 AI로 인한 병목이라는 투자아이디어가 있었기 때문입니다.
○ AI혁명과 전력 병목
AI혁명에서 여러 병목이 존재하고 있습니다.
GPU의 병목에서, 최근 메모리의 병목이 시장의 주목을 받았으며, 현재 전기가 새로운 병목으로 주목받고 있습니다.
올해 들어 미국에서 데이터건설에 대한 반대 여론이 높아지고 있습니다.
이로 인해 미국 전역(농촌 및 교외를 가리지 않고)에서 데이터센터의 건설 취소, 지연이 늘어나고 있으며 그 반대 여론의 중심에는 바로 전기가 있습니다.
소음문제, 용수문제 등 여러 이슈들이 있지만 결국 데이터센터로 인한 지역 전기료의 인상이 주민들의 주된 반대 이유입니다.
지난 수년 동안의 물가 인상으로 인한 미국인의 팍팍한 삶 속에서 데이터센터로 인해 높아진 전기 요금청구서는 데이터센터가 정치적 희생양이 되기에 충분합니다. (현재 데이터센터 이슈는 다가오는 중간선거의 주요 변수가 되었습니다.)
○ 전력병목 : 충분한 전력생산과 효율적 운영
AI혁명은 전기와 AI, 데이터센터의 조합입니다.
AI를 구동하기 위해 막대한 전기를 확보해야 하고, AI를 통한 전기효율 극대화가 가능해지는 메커니즘을 지니고 있습니다.
(AI를 위한) 전력 생산과 (AI를 통한) 전기효율화, 이 둘의 상호결합이 AI 시대의 핵심입니다.
즉, 전력생산과 전기의 효율적 운영 능력이 전력부문의 병목이라 할 수 있습니다.
○ 전력 생산 (리드타임의 중요성)
AI시대는 핵심 에너지는 전기입니다. 따라서 AI시대는 전기시대라고 할 수 있습니다.
AI데이터센터, 피지컬AI, 반도체 팹 등 막대한 양의 전기를 소모하는 새로운 전기 수요처가 생겨나고 있으며 이들에게 충분한 전기를 공급하는 것이 AI 시대의 경쟁력이 되고 있습니다.
재생에너지, 대형원전, SMR, 가스발전, 석탄발전, 디젤/중유 발전 등 전력을 생산하는 방법은 다양합니다.
하지만 문제는 전력생산과 AI시대의 전력수요처와의 시간차입니다.
AI데이터센터를 건설하는 데 2년 정도의 시간이 소요되지만, 전력을 생산하기 위한 발전소를 짓고 생산한 전기를 운반할 수 있는 송전선을 만드는 데 짧게는 2년, 길게는 10년 이상이 걸립니다.
때문에 상대적으로 건설기간이 짧은 태양광+BESS, 가스발전(피커)이 발전에 있어 유리한 위치에 있으며, 송전의 문제로 인해 온사이트 발전(BTM)이 최근 각광을 받고 있습니다.
연료전기 발전이 시장의 주목을 받는 이유도 빠른 설치(1년 이내 가능) 때문입니다.
○ 추론의 시대 : 유연성 발전원과 BESS 그리고 캐퍼시터
AI 시대 전력은 유연성(부하추종)이 중요합니다.
많은 사람들이 원전이 AI데이터센터에 적합하다고 하지만 앞으로 추론 비중이 늘어나면 날 수록 원전보다는 유연성이 높은 발전원과 이를 뒷받침해줄 수 있는 시스템이 중요해 집니다.
지금까지 AI데이터센터는 학습의 비중이 높았습니다.
학습은 수일에서 수개월 동안 대규모 GPU 클러스터가 일정한 스케줄에 따라 일정 수준의 고부하를 지속하기 때문에 원전 등 경직성 발전원도 큰 무리가 없었습니다.
하지만 추론은 실시간 사용자 요청에 즉각 반응하는 매우 높은 변동성을 기반한 연산이기 때문에, 추론의 비중이 높아지면 높아질 수록 발전원의 유연성이 중요해집니다.
이제 AI는 추론의 시대로 넘어가고 있기 때문에 전력원과 시스템도 이에 맞게 구성되어야 합니다.
추론의 시대에는 유연성이 높은(부하추종 운전 능력이 좋은) 발전원(가스발전, 양수발전, BESS 등)이 더욱 중요해 집니다.
특히 ESS는 AI 시대의 핵심 설비가 될 것으로 보여집니다.
태양광과 같은 재생에너지를 저장할 수 있게 해주는 LFP BESS,
전력망의 용량을 늘려줄 수 있는 BESS,
데이터센터 내의 랙단위에서 설치되는 고 C-rate의 하이니켈 BESS(BBU/UPS) 등
이처럼 AI데이터센터에서 BESS는 폭넓게 사용되어 질 것입니다.
그리고 즉각적인 부하변동을 대응할 수 있는 랙단위의 슈퍼커패시터, 칩/보드 레벨에서의 실리콘/Deep Trench 커패시터 등 커패시터의 중요성도 높아질 것입니다.
발전원의 높은 유연성, 이를 뒷받침해주는 BESS와 캐퍼시터와 같은 하드웨어 외에 추론의 시대(더 나아가 피지컬AI의 시대)에는 어쩌면 전력망의 효율적 운영이 더 중요할 것입니다.
AMI, EMS, VPP, DR이 전력망의 유연성을 높여 주는 진짜 핵심일 것입니다.
○ 전력생산 보다 더 중요한 연결속도(Delivery)와 AI를 통한 전력망의 효율적 운영
AI 시대에서 핵심은 ‘얼마나 많은 전기를 생산하는 가’가 아니라 ‘얼마나 빨리 그리고 효율적으로 데이터센터가 전기를 받는가(Connection Time)’가 중요합니다.
리드타임이 비교적 빠른 태양광(+ESS), 가스발전 등의 용량을 대규모로 늘려도 이를 뒷받침해주는 송배전망, 변전소 등 전력시스템이 부재하다면 생산한 전기를 사용할 수가 없습니다.
또한 재생에너지, ESS, 연료전지, 디젤발전기 등 분산자원이 늘어나면 늘어날 수록 전력의 효율적 운영이 가장 중요해질 수밖에 없습니다.
수많은 분산자원을 정교하게 컨트롤 해야하고 더 나아가 전력소비자(데이터센터 뿐 아니라 그리드를 공유하는 모든 수용가)까지 조정해야 합니다.
AI가 지금처럼 성장하지 않았다면 매우 어려운 작업이지만, 전력운영에 AI가 접목되면서 이를 가능하게 해주었습니다.
영국의 옥토퍼스에너지, 테슬라 등과 같은 업체들이 AI를 통한 전력운영 효율화의 길을 현재 증명해주고 있습니다.
전력의 효율적 운영을 위해, 하드웨어로는 ESS와 송배전망 설비, 변압기, 조상설비, 개폐기 등 전력기기가 중요하며, 솔루션으로는 AMI, EMS, DR, VPP, ADMS, MDMS이 중요합니다.
특히 전력 솔루션은 AI를 통해 그 효율성이 놀랄 정도로 성장하고 있습니다.
August 30, 2026 1.1K 41