인공지능 서비스를 주도하는 미국의 빅테크 기업들은 데이터센터 건립을 지연시키려 한다. 계산에 필요한 전기와 냉각에 필요한 물이 부족하기 때문이다. 물론 반도체도 부족하지만 더 직접적인 문제는 전력과 물이다.

김학주 한동대 AI융합학부 교수가 AI 데이터센터 확장의 병목으로 떠오른 전력·물 부족 현상을 분석하고 송전 효율화 관련 유망 종목을 짚어본다.

대량의 무탄소 전기를 당장 상업성 있게 얻을 수 있는 발전원은 원자력이다. 그런데 대형 원전의 경우 송전에 한계가 있다. 만일 각 지역에 소형원자로를 두고, 전기 과부족을 해결할 수 있다면 송전량을 획기적으로 줄일 수 있다. 그러나 소형원자로는 보급되지 못하고 있다. 안전성의 문제보다는 정치적 논리로 판단된다.

소형원자로는 작지만 건설공사가 필요하다. 그런데 처음 시행되는바, 착오가 있을 수밖에 없고, 그 결과 공사 기간이 길어지며 손실 규모가 커진다. 이는 개별기업이 짊어질 수 있는 수준이 아니며, 정부가 보조금으로 때워야 한다.

태양광, 풍력 발전도 그러지 않았는가? 소형원자로에 지급될 보조금은 신재생 발전보다 훨씬 작을 것이다. 그럼에도 도널드 트럼프 미국 대통령은 원자력 관련 행정명령에만 서명했을 뿐 보조금에는 인색하다. 그는 천연가스 발전을 선호한다. 미국의 셰일가스 개발로 만든 일자리가 그의 치적이기 때문일 것이다.

소형원자로 인프라가 아직 요원한 이야기라면 일단 있는 전기라도 효과적으로 보낼 수 있는 송전망 효율화가 당장의 과제가 될 것이다.

사실 사막의 태양광이나 해상 풍력의 경우 발전 효율이 높은 곳이 많지만 송전선이 닿을 수 없어서 버리는 사례도 흔하다. 또한 기존 발전소의 용량을 확대해도 송전망이 포화상태이므로 소용없다. 송전망 증설에는 천문학적 예산이 소요될 뿐 아니라 지역 주민의 저항에 부딪혀 사실상 불가능한 경우가 대다수다.

발전소에서 만들어진 전기는 초고압으로 송전된다. 그렇지 않으면 도중에 대부분 누출된다. 단순히 전기를 잃어버릴 뿐 아니라 엄청난 양의 열이 발생하여 전깃줄이 녹아 늘어질 것이다. 가정에서 쓰는 전기는 저압이다. 따라서 전력 소비지 근처에서는 변압이 필요하다. 그래서 전기는 교류의 형태로 보내진다. 왜냐하면 파장의 형태를 띤 교류는 (페러데이 원리에 따라) 자기장의 변화를 쉽게 만들 수 있어 변압이 용이하기 때문이다.

그런데 (파장의 형태인) 교류 전기는 지그재그로 달리므로 송전선의 많은 면적을 차지한다. 반면 직류 전기는 직선의 형태이므로 한 차선만 차지한다. 따라서 초고압 송전을 교류에서 직류로 바꿀 수 있다면 송전선 안에 많은 전기를 꾸겨 넣을 수 있어 교류보다 2~3배의 송전이 가능하다.

문제는 직류의 경우 변압이 어렵다는 것이다. 그런데 직류를 파장 형태의 교류로 바꾼다면 변압이 가능하다.

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