AI가 바꿀 ‘전력·네트워크 인프라’의 10년: 재산업화의 전력 수요, 원전의 귀환과 해저 케이블의 지정학, 그리고 투자지형의 대전환
칼럼 | 이중석 (경제 전문 칼럼니스트·데이터 분석가)
“AI가 모든 것을 바꾼다”는 구호는 사실상 인프라 문장으로 번역돼야 한다. 생성형 AI가 촉발한 데이터센터의 전력·연결성 수요는 전력망과 발전믹스, 그리고 해저 통신 케이블이라는 실물 인프라의 체계를 재구성하는 방향으로 장기 궤적을 만들어내고 있다. 다만 단기 현상과 구조적 추세를 구분하는 안목이 필요하다. 제프리스 서밋에서 제시된 데이터처럼, 올해 미국 전력가격 상승의 주원인이 데이터센터가 아니라 ‘재산업화(re‑industrialization)’에 있다는 사실은 흥분과 과열을 가라앉히는 중요한 출발점이다. 동시에 EEI, EIA, BNEF, 베이커휴즈 등의 고빈도 지표는 수요·공급·재고가 균형을 찾는 동안 가스·전력 시장이 ‘완만한 타이트’와 ‘충분한 버퍼’ 사이를 오가고 있음을 보여준다. 여기에 원전의 재부상(그러나 해소되지 않은 폐기물 난제), 해저 케이블 투자 사이클의 가속과 지정학 리스크(발트해·홍해), FCC의 대(對)중·러 보안 규제 같은 변수가 더해지며, 향후 10년간 에너지·네트워크 인프라의 절편이 바뀔 가능성은 높아졌다.
본 칼럼은 최근 공개된 다수의 객관적 데이터·보도를 토대로, 하나의 주제—‘AI가 야기하는 전력·네트워크 인프라의 장기 재편’—를 다룬다. 전력 수요의 실상과 오해, 발전믹스의 현실과 원전의 귀환, 수요관리·전력전자 중심의 그리드 혁신, 해저 케이블 투자와 안보 리스크의 부상까지, 서로 얽힌 축들을 장기 시계에서 재배열해 본다. 결론부에서는 투자 프레임과 섹터별 우선순위를 제시한다.
요약: 숫자로 보는 현재 위치
- 제프리스 서밋·R Street 분석: 올해 미국 전력가격 YTD +6% 상승은 데이터센터가 아닌 ‘재산업화’가 주원인이라는 근거 제시. AI 전력 수요 비중은 약 3%에 불과.
- 수요 사이드: EEI에 따르면 11월 1일 종료 52주 기준 미국 본토 48개주 전력 생산은 4,282,216GWh(전년 대비 +2.89%). 직전 주간은 73,730GWh(+0.05% y/y).
- 가스 수급: BNEF 추정치로 미국 본토 48개주 드라이가스 생산 110.0bcf/day(+8.1% y/y), 동시기 가스 수요 77.0bcf/day(-2.7% y/y), LNG 터미널 순유입 17.3bcf/day(-0.8% w/w). EIA 주간 재고는 +33bcf(컨센서스 부합), 총량은 전년 대비 +0.4%, 5년 평균 대비 +4.3% 상회.
- 공급 사이드: 베이커휴즈 가스 리그 128기로 2.25년래 최고(주간 +3). 2024년 9월 저점 94기에서 가파른 회복.
- 그리드·수요관리: 스마트미터 보급 70%, 시간대별 요금제(TOU) 적용 가구는 10% 내외—수요 유연성의 여지가 넓다.
- 효율성: 구글 제미니의 질의당 전력 사용량이 약 18Wh. 5년 전 구글 검색 1회 대비 낮은 수준—알고리듬·컴파일러·추론경로 최적화가 전력 집약도를 낮추는 중.
- 원전 르네상스: 행정명령과 대형 계약이 추진되지만, 폐기물의 장기 처분(Yucca Mountain 중단 이후 공백)이라는 구조적 과제는 미해결. SMR·재처리 등 신기술도 규제·경제성·시계가 관건.
- 해저 케이블: 2025~2027년 신규 투자 약 130억달러 전망. 메타 Project Waterworth(5만km), 아마존 Fastnet(>320Tbps), 구글 Sol 등. NATO ‘Baltic Sentry’ 감시 강화, 홍해 절단 사례 등 지정학·사이버 리스크 부상.
1) 전력 수요의 진실: 데이터센터 vs 재산업화
시장의 직관은 종종 과장된다. 데이터센터가 미국 전력망을 곧바로 압도할 것이라는 서사도 그중 하나다. 제프리스 서밋과 R Street의 합동 분석은 올해 미국 전력가격 상승의 주도 변수가 데이터센터가 아니라 재산업화와 산업용 부하라는 점을 수치로 제시했다. 2019~2024년 전력 부하 증가율이 연평균 1.5%였고, 이 증가분이 ‘거의 전적으로 산업용 부하’에서 발생했다는 점은, 과장된 AI 공포를 상쇄한다. 실제로 AI 관련 전력 수요는 아직 전체의 약 3%에 불과하다는 점이 강조됐다.
그렇다고 해서 AI 전력 수요를 과소평가해야 한다는 뜻은 아니다. EEI의 52주 누적 전력 생산(+2.89% y/y)은 구조적 수요의 견조함을 시사한다. 다만 구조적과 주기적 요인을 분리해야 한다. 산업용 부하 증가, 리쇼어링에 따른 제조기지 확장, 그 위에 AI 데이터센터의 부가 부하가 얹히는 것이 현실적 경로다. R Street는 미국 전력 부하 증가 전망을 연 3%→연 1%대로 하향했는데, 이는 ‘소프트웨어·하드웨어 효율’과 ‘부하 유연성’의 진전을 반영한 현실적 조정이다.
효율성의 증거도 있다. 구글 제미니가 질의당 약 18Wh를 사용한다는 수치는, 5년 전 구글 검색 1회 대비 낮은 수치로 제시됐다. 모델 구조, 컴파일러, 추론 경로의 최적화가 전력 집약도를 빠르게 낮추는 중이다. 다시 말해, 예상보다 빨리 효율성 진전이 수요 증가의 가속도를 견제하는 국면이다. 이 점에서 “AI=전력폭탄”이라는 선형적 가정은 수정되어야 한다.
2) 가스·전력의 현재 수급: ‘완만한 타이트’와 ‘충분한 버퍼’의 공존
BNEF에 따르면 본토 48개주 드라이가스 생산은 일 110.0bcf(+8.1% y/y), 동시기 수요는 77.0bcf(-2.7% y/y), LNG 터미널 순유입은 17.3bcf/day(-0.8% w/w)다. EIA의 주간 재고는 +33bcf로 컨센서스에 부합했으나, 5년 평균 주간 증가분 +42bcf를 하회했다. 총량 기준으로는 전년 대비 +0.4%, 5년 평균 대비 +4.3% 상회—즉, 단기 흐름은 소폭 타이트하지만, 총량은 충분한 버퍼가 유지되는 상태다. 베이커휴즈 가스 리그는 128기로 2.25년래 최고, 2024년 9월 저점 94기에서 반등을 이어가는 중이다. 생산 여력과 투자 의지가 살아있음을 보여준다.
이 구도는 두 가지 결론을 준다. 첫째, 근월물 천연가스 가격은 ‘온화한 기온’과 ‘생산 확대’에 민감해 완만한 약세 압력을 받기 쉽다. 실제로 12월물 가스는 온화한 기온 전망과 리그 증가 뉴스에 -0.96% 하락 마감했다. 둘째, 중장기적으로는 산업부하·데이터센터 수요·발전 섹터의 연료 선택이 교차하며, ‘가격 상단은 효율성과 수요유연성이, 하단은 생산·재고 버퍼가 지지’하는 박스권 이동을 반복할 것이다. 이 환경에서 전력가격의 구조적 아웃라이어는 산업용 수요의 급증(예: 특정 지역의 대규모 리쇼어링)과 지역 그리드 병목의 결합에서 나온다.
3) 발전믹스의 현실과 원전의 귀환: 왜 ‘시간표’와 ‘폐기물’이 관건인가
원전 르네상스의 신호는 뚜렷하다. 미국 정부는 25년간 원전 전력생산을 4배 확대하는 행정명령을 발표했고, 웨스팅하우스와의 대규모 계약(카메코·브룩필드 참여)도 체결했다. 구글·넥스트에라의 듀언 아널드 재가동, 마이크로소프트·컨스텔레이션의 스리마일섬 1호기 재시동 계획, 메타의 클린턴 원전 20년 PPA 등 빅테크의 원전 귀환도 눈에 띈다. 그러나 긍정은 긍정, 제약은 제약이다.
첫째, 시간표의 함정이다. 1990년 이후 미국 신규 원전 준공은 단 2기에 그쳤고, 예산 초과(150억 달러 이상)와 대규모 지연이 현실이었다. 테라파워의 와이오밍 SMR도 2030년 말 가동 목표이며, 미국 내 상업 가동된 SMR은 아직 없다. 데이터센터의 전력 수요가 ‘지금’ 생기는데, 원전은 ‘한참 뒤’에나 기여한다면, 단기 공급은 가스·재생·수요관리·저전압 솔루션이 맡을 수밖에 없다.
둘째, 폐기물의 딜레마다. 1987년 유카 마운틴 지하 처분장은 2010년 중단되었고, 현재 미국 39개 주 79개 부지에 95,000미터톤 이상의 사용후핵연료가 임시 저장 중이다(연간 2,000톤 추가). 납세자는 DOE의 인수 지연으로 매년 최대 8억 달러의 손해배상(누적 111억, 향후 445억 달러 전망)을 부담한다. 핀란드의 온칼로, 스웨덴 프로젝트처럼 지질학적 처분은 실행가능한 해법이지만, 미국의 ‘정치·지역사회·규제’ 삼각 난제가 발목을 잡아왔다.
셋째, 신기술의 과제다. 딥 보어홀(Deep Isolation), 재처리(오클로·큐리오·샤인), SMR 등은 ‘운송 리스크 축소’ ‘연료 재활용’ ‘표준화·모듈화’의 잠재력을 갖는다. 그러나 규제 승인·경제성·상용화 시계에서 현실 검증이 필요하다. 빌 게이츠는 폐기물이 “몇 개의 방에 들어갈 정도”라며 원전 확대의 정당성을 강조하지만, 과거 후쿠시마·체르노빌·스리마일섬의 그림자가 사회적 수용성을 규정한다. 기술·보안·규제 프레임이 정렬되지 않으면, 자본비용(Capex)과 리드타임은 또다시 시장 신뢰를 갉아먹을 것이다.
결론적으로, 2030년대 전반까지 원전이 전력믹스에서 차지하는 비중 확대는 점진적이고 제한적일 가능성이 크다. 이는 원전에 비관적이라는 의미가 아니라, 정해진 물리적·사회적 리드타임을 인정해야 한다는 뜻이다. ‘전력 가격 안정화’와 ‘AI 부하 흡수’라는 단기 과제는, 가스·재생·저전압 그리드·수요관리의 조합이 담당할 것이다.
4) 그리드의 숨은 주인공: 수요관리·전력전자·저전압 솔루션
전력망의 근육은 발전소가 아니라 그리드다. 스마트미터 보급 70%에도 불구하고 TOU 요금제 적용은 10%에 그친다—이는 수요반응(DR), 부하 이월·분산, 자율형 로드 매니지먼트 등 수요 유연성의 잠재력이 크게 열려 있음을 뜻한다. 전력전자(인버터·컨버터·고효율 드라이브·배전자동화)는 저전압에서의 효율·품질·유연성을 끌어올리는 핵심 부품군이다. 제프리스 서밋은 “투자 초점이 전통적 대규모 용량 증설에서 망 효율·이용률·저전압 영역으로 이동해야 한다”고 지적했다.
이는 발전사보다 그리드 장비업체(전력전자·변전·계통 보호·배전 자동화)와 수요관리 솔루션에 기회가 커진다는 뜻이다. 또한, CCGT의 과잉 건설은 분산형 유연자원 확산, 연료전환, 효율 개선 시 자산 회수 리스크를 키울 수 있다. ‘그리드 중심의 효율·유연성 테마’는 정책과 투자자본 모두에게 리스크 조정수익(Sharpe)을 높일 수 있는 대안이다.
5) 데이터의 바다를 건너는 혈관: 해저 케이블 투자와 지정학
AI의 ‘연결성’은 전력만큼 중요하다. 세계 인터넷 트래픽의 95% 이상이 해저 케이블을 통해 흐르며, 이는 정부 통신·금융결제·클라우드 동기화·AI 학습/추론 데이터 전송의 파이프라인이다. 텔리지오그래피는 2025~2027년 신규 케이블 투자액을 약 130억 달러로 추정한다(2022~2024년 대비 거의 두 배). 메타의 Project Waterworth(총 5만km, 메타 단독 소유), 아마존의 Fastnet(미 메릴랜드–아일랜드 320Tbps 이상), 구글의 Sol 등 웹스케일 기업이 투자 사이클을 주도한다. 아마존은 위성은 지연·비용·용량 측면에서 한계를 가진다고 평가하며, 해저가 국제 연결의 핵심임을 분명히 했다.
리스크는 지정학이다. 2025년 홍해 케이블 절단으로 Azure에 지연·성능 저하가 발생했고, 발트해·대만 주변에서도 케이블 손상 사례가 잇따랐다. NATO는 ‘Baltic Sentry’로 드론·항공기·수중·수상함정을 동원한 감시를 강화했고, 이후 발트해 절단 사례는 보고되지 않았다. FCC는 중국·러시아와의 직접 연결을 어렵게 하고, 화웨이·ZTE 등 스파이 우려 장비의 케이블 사용을 제한하는 등 보안 규제를 강화하고 있다. 이는 프로젝트 리드타임과 자본비용을 높이고, 동맹 간 공동투자·공급망 검증을 강화하는 방향으로 산업 구조를 바꾼다.
6) 2025~2030 시나리오: 전력·네트워크 인프라의 ‘재균형’
향후 5~7년, 다음과 같은 재균형이 예상된다.
- 전력 수요: 산업용 부하가 베이스를 넓히고, 데이터센터 수요는 효율성 개선과 수요유연성의 확대로 기대 대비 완만한 순증을 보일 가능성. 지역별로는 대규모 제조·데이터 허브가 몰린 지역에서 가격 변동성 확대.
- 발전믹스: 가스·재생이 단기 균형을 주도, 원전은 2030년대 초 이후 점증. SMR 상용화는 2030년 전후 후보들이 있지만, 상업적 확산은 2030년대 중반의 이슈가 될 확률이 높다.
- 그리드: 저전압 솔루션·전력전자·수요관리·에너지저장(ESS)·분산형 자원(DER)에서 CAPEX 확대. 규제는 시간대별 요금제·동적요금을 통해 DR 참여를 촉진.
- 해저 케이블: 웹스케일의 단독 소유·동맹 공동투자 혼재. 복수 경로·재해복구(BC/DR) 설계가 표준화. 안전보안 조항·장비 화이트리스트가 프로젝트 비용을 상향.
- 가격함의: 전력 상단은 효율·DR이, 하단은 재고·생산이 지지하는 박스권. 지역적 병목에서의 스파이크 가능성 상존. 전력전자·그리드 기업의 마진 레버리지 개선.
7) 투자 프레임: ‘발전소’에서 ‘그리드·연결성’으로 축 이동
“어디가 수혜를 보느냐”는 질문에, 과거에는 발전소·연료에 먼저 시선이 갔다. 그러나 이번 사이클의 핵심은 그리드·수요관리·연결성이다. 발전소 CAPEX가 복귀하더라도, 시간표·사회적 수용성의 제약으로 ‘비용 회수 가시성’에 변수가 많다. 반면, 그리드·전력전자·수요관리·해저 케이블은 정책·기술·상용화의 정렬이 상대적으로 빠르다.
- 그리드·전력전자: 인버터·컨버터·고효율 드라이브·배전자동화·계통보호 장비. 저전압에서의 효율·유연성·품질 개선이 핵심 논리. 규제 인센티브와 망 투자계획이 견인.
- 수요관리·요금제·플랫폼: DR·동적요금·가정용/산업용 부하 관리 솔루션. 스마트미터→요금제→행동변화/자동화로 이어지는 체인에서 실행기업과 소프트웨어가 핵심.
- 천연가스·LNG·미드스트림: 효율·DR이 수요를 눌러도, 발전용 가스의 중기 역할은 견고. 리그·재고·가격 박스권 속에서 배당+현금흐름 기업이 상대적 매력.
- 원전 밸류체인: 장기 콜옵션 관점. 웨스팅하우스·핵연료·엔지니어링·규제 컨설팅. SMR·재처리·딥 보어홀 등은 고위험/고옵션. 규제·시계·자본 3박자 점검 필수.
- 해저 케이블: 장비·포설·유지보수·보안 모니터링. 빅테크의 단독 소유 모델 확대 수혜. 지정학 리스크는 오히려 복수 경로·감시 수요를 키우는 상쇄요인.
- 하이퍼스케일러: 자체 케이블 소유·전력 PPA·고급 네트워킹 투자를 통해 총소유비용(TCO) 관리. 전력 스파이크 리스크를 장기 PPA/분산/효율로 상쇄하는 능력이 차별화 요소.
8) 핵심 데이터 한눈에 보기
| 항목 | 수치·상태 | 출처·맥락 |
|---|---|---|
| 미 전력 생산(주간) | 73,730GWh, +0.05% y/y | EEI, 11/1 종료 주간 |
| 미 전력 생산(52주 누적) | 4,282,216GWh, +2.89% y/y | EEI |
| 드라이가스 생산 | 110.0bcf/day, +8.1% y/y | BNEF |
| 가스 수요 | 77.0bcf/day, -2.7% y/y | BNEF |
| LNG 순유입 | 17.3bcf/day, -0.8% w/w | BNEF |
| EIA 주간 재고 | +33bcf (5년 평균 +42bcf 하회) | EIA |
| 가스 리그 | 128기(주간 +3), 2.25년래 최고 | 베이커휴즈 |
| AI 전력수요 비중 | 약 3% | 제프리스 서밋·R Street |
| 스마트미터 보급/TOU | 보급 70%, TOU 10% | 제프리스 서밋 |
| 제미니 질의당 전력 | ~18Wh | 제프리스 서밋 발표 수치 |
| 해저 케이블 투자 | ’25~’27 약 130억달러 | TeleGeography |
9) 리스크 레지스터: 무엇을 주시해야 하나
- 지역 그리드 병목: 대형 데이터센터·제조허브 집중 지역의 배전·송전 포화. 허가·민원·환경 규제의 지연 리스크.
- 기상·계절성: 온화한 겨울→가스 약세, 혹한·열돔→전력 스파이크. ESS·DR의 완충능력에 관심.
- 규제·보안: FCC의 장비 화이트리스트, NATO 감시 강화, 홍해·발트해 지정학 이벤트.
- 원전 폐기물: 유카 마운틴 이후의 정치·사회적 교착. 딥 보어홀·재처리·SMR 허가의 불확실성.
- 자본비용: 장기금리·기간 프리미엄의 변동이 인프라 CAPEX의 순현재가치(NPV)에 미치는 영향.
10) 정책 제언: ‘빠른 것’부터, ‘큰 것’까지
첫째, 빠르게 구현 가능한 것에 집중해야 한다. 수요관리(TOU, 동적요금), 전력전자(저전압 효율), 배전 재구성(피크 완화), DR·VPP(가상발전소) 상용화는 단기 1~3년 로드맵에 적합하다. 둘째, 중기 허가개혁이 관건이다. 송전선로 증설·허가 절차 단축, 대형 데이터센터 연결 기준의 투명화, 지역 보상체계 개편 없이는 병목이 누적된다. 셋째, 장기 대형 프로젝트(원전·대륙횡단 HVDC·심층 처분)는 사회적 합의·재원·규제혁신의 3박자가 필요하다. ‘지금 당장의 전력’과 ‘10년 뒤의 전력’을 같은 레벨에서 논쟁하면, 둘 다 놓친다.
11) 투자 체크리스트: 섹터별 전략
- 규제형 유틸리티: 금리 민감하나, CAPEX 확대의 요금 기저 반영으로 현금흐름 가시성. 배당+RAB(규제자산기반) 성장 트랙 확인.
- 전력전자·그리드 장비: 인버터·컨버터·계통보호·배전자동화·스마트미터·AMI/MDM 소프트웨어. 저전압 효율·유연성이 수요 확대의 촉매.
- DR·플랫폼: TOU·동적요금·수요반응 오케스트레이션. 규제 인센티브·시장 참여 수익모델(용량시장·보조서비스)을 점검.
- 가스·LNG 미드스트림: 생산·재고 버퍼 속 현금창출과 배당 관점. 가격 박스권에서도 상대적 안정성.
- 해저 케이블 밸류체인: 케이블 제조·포설·유지·감시. 중장기 CAPEX 사이클의 수혜, 지정학 리스크는 복수 경로·보안 수요로 상쇄.
- 원전 콜옵션: 엔지니어링·핵연료·컨설팅. SMR·재처리·딥 보어홀은 하이베타—규제 이정표·현금흐름 시계·자본비용 민감도 확인.
- 하이퍼스케일러: 케이블·전력 PPA·네트워킹 자산의 자체 투자를 통한 TCO 통제. 데이터중심 공급망의 지렛대.
12) 결론: “거품이 아닌 ‘소화’—인프라의 승자들은 달라진다”
최근 기술주 조정을 두고 ‘거품’ 논란이 재현되지만, 시장 내부에서는 “소화(digestion) 과정”이라는 해석이 힘을 얻는다. 소화의 본질은 밸류에이션이 펀더멘털을 기다리는 시간이고, 인프라 관점에서 펀더멘털은 전력·그리드·연결성이다. 향후 10년, AI의 확장은 발전소보다 그리드·수요관리·해저 케이블에서 먼저 가시화된다. 원전은 반드시 필요하지만, 시간표와 폐기물이라는 두 개의 문을 통과해야 한다. 이 과정에서 투자자에게 중요한 것은 ‘빅테마의 열기’가 아니라, 실행력의 연쇄—허가, 장비, 소프트웨어, 보안, 자본—의 정렬 여부다.
바로 지금, 숫자는 말해준다. 전력은 완만한 타이트와 충분한 버퍼가 공존하고, 산업부하가 베이스를 만들며, AI는 효율 개선과 함께 서서히 상단을 누른다. 해저 케이블은 투자 사이클이 가속하고, 지정학은 새로운 표준과 비용을 부과한다. 원전은 장기 해결사이되, 당장의 대답은 아니다. 투자자는 발전소에서 그리드·연결성으로, ‘공급’에서 ‘효율·유연성·보안’으로 축을 옮겨야 한다. 그것이 AI 시대 인프라의 승자 명단을 바꾸는 방식이며, 다음 10년의 지수 초과수익이 탄생할 좌표다.
참고 데이터·보도: EEI 주간 전력생산(73,730GWh, 52주 누적 4,282,216GWh), BNEF 드라이가스·수요·LNG 흐름, EIA 주간 재고(+33bcf), 베이커휴즈 가스 리그(128기), 제프리스 서밋·R Street(전력가격 YTD +6%, AI 전력 3%, TOU 10%, 제미니 18Wh), 해저 케이블(텔리지오그래피 130억달러, 메타 Project Waterworth 5만km, 아마존 Fastnet 320Tbps, 구글 Sol), 원전(행정명령·웨스팅하우스 계약, 유카 마운틴 중단, 사용후핵연료 95,000톤, 온칼로·스웨덴 사례, SMR/재처리/딥 보어홀).
