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반도체가 AI의 두뇌라면, 전기는 혈액이다. 아무리 뛰어난 두뇌도 혈액이 공급되지 않으면 제 기능을 할 수 없듯, AI도 전력 없이는 단 한 번의 연산도 수행할 수 없다. AI 시대의 경쟁력은 더 이상 반도체만으로 결정되지 않는다. 이제는 안정적인 전력을 얼마나 확보하느냐가 국가 경쟁력을 좌우하는 시대가 되고 있다. 국제에너지기구(IEA)는 최근 발표한 Energy and AI 보고서에서 전 세계 데이터센터의 전력소비가 2030년 약 945TWh에 이를 것으로 전망했다. 이는 현재 일본 전체의 연간 전력소비량을 넘어서는 규모다. 우리나라도 용인 반도체 클러스터와 AI 데이터센터 구축이 본격화되면서 막대한 전력 수요가 예상된다. 반도체와 데이터센터 기술을 세계 최고 수준으로 확보하고도 이를 뒷받침할 전력을 적기에 공급하지 못한다면 국가 경쟁력은 흔들릴 수밖에 없다. 그렇다면 이 막대한 전기를 무엇으로 공급할 것인가. 많은 사람들은 재생에너지와 원자력을 해법으로 제시한다. 탄소중립과 에너지 안보를 고려하면 두 전원 모두 앞으로 중요한 역할을 담당할 것이다. 그러나 AI 시대는 우리가 예상했던 것보다 훨씬 빠르게 현실이 되었고, 기존의 전력 수급 전망은 근본적으로 다시 쓰이고 있다. 원자력은 건설과 송전망 확충에 긴 시간이 필요하고, 재생에너지는 자연조건에 따라 출력이 달라진다. 에너지저장장치(ESS) 역시 빠르게 발전하고 있지만 급증하는 전력 수요를 단기간에 모두 감당하기에는 아직 한계가 있다. 문제는 새로운 전원을 확충하는 속도보다 AI가 전기를 요구하는 속도가 훨씬 빠르다는 데 있다. 이러한 변화는 이미 미국에서 현실이 되고 있다. 최근 셰브론(Chevron), 마이크로소프트(Microsoft), GE 버노바(GE Vernova)는 텍사스에서 약 2.67GW 규모의 가스발전 설비를 AI 데이터센터와 함께 구축하는 프로젝트를 추진하고 있다. 기존 송전망 확충을 수년씩 기다리기보다 발전설비와 데이터센터를 동시에 구축해 필요한 전력을 직접 공급하는 방식이다. 일본 역시 원자력과 재생에너지 확대를 추진하면서도 고효율 가스터빈 발전을 적극 활용하고 있으며, 유럽도 재생에너지 확대와 함께 전력계통의 유연성을 높일 수 있는 다양한 전원을 확보하는 데 정책의 무게를 두고 있다. 이들 국가의 공통점은 분명하다. 원자력과 재생에너지를 확대하면서도 AI 시대의 급증하는 전력 수요를 두 전원만으로 감당하기는 어렵다는 현실을 인정하고 있다는 점이다. 그래서 어느 나라도 특정 발전원에 의존하지 않고, 가스터빈을 포함한 다양한 전원을 조화롭게 활용하는 방향으로 미래 전력시스템을 설계하고 있다. 역설적인 사실은 재생에너지 비중이 높아질수록 오히려 가스터빈의 가치가 더욱 커진다는 점이다. 전기는 생산과 소비가 거의 동시에 이루어져야 하는 에너지다. 태양광 출력이 갑자기 감소하거나 풍속이 변하면 그 부족분을 즉시 보충할 발전원이 필요하다. 가스터빈은 안정적인 전력을 공급하는 동시에 출력을 빠르게 조절할 수 있어 산업단지와 AI 데이터센터의 주전원으로 활용될 뿐 아니라, 재생에너지 비중이 높아질수록 전력계통의 균형을 유지하는 중요한 조정전원의 역할도 수행한다. 다시 말해 가스터빈은 재생에너지의 경쟁자가 아니라, 재생에너지가 더욱 안정적으로 활용될 수 있도록 뒷받침하는 핵심 기반시설인 셈이다. 기술적 장점도 분명하다. 가스터빈은 수십 메가와트 규모의 분산형 발전부터 대규모 복합발전까지 폭넓게 적용할 수 있으며, 최신 대형 가스터빈 두 기를 활용한 복합발전은 약 1.2~1.4GW 규모의 전력을 생산해 원자력발전소 한 기에 버금가는 전력 공급도 가능하다. 또한 발전 과정에서 발생하는 폐열을 산업용 증기나 지역난방에 활용하는 열병합발전을 적용하면 총 에너지 이용효율은 약 90%까지 높아질 수 있다. 같은 연료로 전기와 열을 동시에 생산하는 대표적인 고효율 에너지 시스템이다. 물론 천연가스를 사용하는 가스터빈은 이산화탄소를 배출한다. 하지만 이미 상용화된 고효율 복합발전과 열병합발전의 장점을 적극 활용하고, 수소 혼소와 탄소포집(CCS) 기술을 단계적으로 확대한다면 탄소 배출을 줄이면서도 AI 시대에 필요한 안정적인 전력을 현실적으로 공급할 수 있다. 다행히 우리에게는 또 하나의 강점이 있다. 우리나라는 미국, 독일, 일본, 이탈리아에 이어 세계에서 다섯 번째로 대형 발전용 가스터빈 독자 기술을 확보한 나라다. 발전용 가스터빈과 전투기·무인기 등에 사용되는 항공엔진은 동일한 가스터빈 기술을 기반으로 하며 핵심 원리와 요소기술을 공유한다. 가스터빈은 전력설비를 넘어 항공우주와 방위산업까지 뒷받침하는 국가 전략기술인 것이다. AI 시대의 에너지 정책은 어느 한 전원을 선택하는 문제가 아니라 서로 다른 발전원의 장점을 어떻게 균형 있게 조합할 것인가의 문제다. 원자력과 재생에너지, 그리고 가스터빈이 각자의 강점을 살려 상호 보완적으로 활용될 때 우리는 AI 시대의 폭발적인 전력 수요와 탄소중립이라는 두 과제를 함께 해결할 수 있을 것이다.
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