AI 서버와 첨단 반도체 생산라인의 전력소모가 급증하면서 산업 전반에 전력망 병목이 우려되고 있다. 데이터센터와 반도체 공장의 전력 수요를 해결할 송·변전 설비 등 공급 인프라 확충이 산업 성장의 변수로 부상했다.

2일 업계에 따르면 생성형 AI 확산과 고성능 연산 수요 증가로 데이터센터·반도체 공장의 전력 사용량은 전 세계적으로 급증하고 있다. 국제에너지기구(IEA)는 대형 GPU 운용이 보편화되면서 AI 서버 한 대당 전력 부하가 급격히 늘고 있으며, 글로벌 데이터센터 전력소비가 2024년 415 TWh에서 2030년 945 TWh로 두 배 이상 확대될 것으로 전망했다. 시장조사기관 트렌드포스 역시 미국 내 데이터센터 전력소비 비중이 2023년 4.4% 수준에서 2028년에는 최대 12%에 이를 것으로 내다봤다.

반도체 산업에서도 전력의존도가 빠르게 높아지고 있다. TSMC는 2017~2022년 전력사용량이 약 1만1000GWh에서 2만1000GWh로 85 % 가량 증가했다. 삼성전자 역시 2024 지속가능경영보고서를 통해 2023년 DS(반도체) 부문 전력사용량을 2만7042GWh로 밝혔다. 이는 DX(모바일·가전) 부문 전력 소모량인 2914GWh의 약 9 배 수준이며, 2021년(2만2624GWh)보다 약 19 % 늘어난 수치다. SK하이닉스의 전력 소모량도 2021년 1만921GWh에서 2023년 1만2011GWh로 10 % 이상 증가했다.

이 같은 전력 수요를 충족하기 위해 정부는 제11차 전력수급기본계획을 확정하고 2038년까지 73조원 규모의 송·변전 설비 투자를 추진 중이다. 그러나 국회 기후에너지환경노동위원회 국정감사에서 공개된 한국전력공사 자료에 따르면 계획에 포함된 송·변전설비 54건 중 55%가 '지연 또는 지연 예상' 상태인 것으로 나타났다. 전력공급 리드타임이 길어지면서 산업단지 조성과 기업 입지 확장이 지연되는 구조적 병목이 발생하고 있다는 지적이 나오는 이유다.

인프라 지연은 국내 핵심 산업단지에서도 나타나고 있다. 정부가 국가첨단산업단지로 지정한 용인 반도체 클러스터는 삼성전자와 SK하이닉스가 총 480조원 이상을 투입하는 국내 최대 규모 프로젝트로, 향후 AI·HBM 중심의 시스템반도체 생산거점이 될 것으로 기대된다. 그러나 단지 운영에 필요한 전력 수요가 최대 16GW에 달할 것으로 추산되는 가운데 서남해안에서 생산한 신재생에너지를 수도권으로 끌어올 345kV 송전망은 송전선 건설에 대한 지속적인 민원 등의 지역 반발로 인해 착공이 지연되고 있다.

해외 주요국은 이미 유사한 병목에 직면한 이후 해결책을 제시해 나가는 중이다. 아일랜드는 수도권 데이터센터의 신규 접속을 중단했고, 네덜란드는 고효율 장비 사용을 의무화해 공급부담을 낮추고 있다. 싱가포르는 데이터센터 신규 허가를 재개하되 2025년부터 최소 에너지효율 기준을 적용할 계획이다. 미국 버지니아주는 송전선 인허가 지연으로 전력 접속 대기가 늘자 가스발전과 저장설비 투자를 병행하고 있다.

한국 반도체산업협회 고종완 실장은 "반도체가 첨단화될수록 필요 미세공정과 고단적층 장비로 인해 기존보다 훨씬 많은 전력을 필요로 하는 것이 사실이다"라며 "관련 기업은 필요한 전력량 확보를 위해 정부와 지속적인 협업을 진행 중이며, 자체 전력 효율을 높이는 등의 노력 역시 병행하고 있다"라고 말했다.