5. 디지털 패권은 '에너지'를 먹고 자란다
AI 데이터센터와 전력 전쟁
"인공지능(AI)이라는 거대한 지적 물체는 코드와 데이터뿐만 아니라 막대한 양의 전력(電力)을 먹고 자란다. 이 왕성한 식욕은 인류가 경험하지 못한 새로운 차원의 지정학적 갈등을 낳고 있다. AI 패권이라는 목표를 향해 질주하는 빅테크 기업과 국가들은 전 세계의 전력망을 블랙홀처럼 빨아들이고 있으며, 이 과정에서 ‘디지털 전환’이라는 약속은 ‘에너지 위기’라는 냉혹한 현실과 충돌하고 있다. 과거 제국들이 석유와 항로를 놓고 다퉜다면, 오늘날의 디지털 제국들은 안정적인 전력 공급이라는 새로운 희소자원을 놓고 총성 없는 전쟁, 즉 전력 전쟁(Power War)에 돌입했다."
이 전쟁의 본질은 단순히 더 많은 에너지를 확보하는 데 있지 않다. 그것은 AI라는 21세기 가장 강력한 증폭기를 누가 통제하고, 그 증폭기의 막대한 대가를 누가·어떻게 치를 것인지에 대한 근본적인 질문을 던진다. AI의 무한한 연산 능력이 지구의 유한한 에너지 자원과 부딪히는 이 거대한 단층선 위에서, 과연 우리는 지속 가능한 미래를 설계할 수 있을까? 이 질문에 답하기 위해 우리는 전력망에 길게 드리워진 AI의 그림자를 법과 전략의 프리즘으로 깊숙이 들여다보아야 한다.
‘전기 먹는 하마’ AI, 에너지 안보와 데이터 주권의 문제로 대두하다
1. AI 데이터센터 입지의 지정학적 치환
AI 데이터센터의 에너지 소비는 이제 예측의 영역을 넘어 국가 경제와 안보를 뒤흔드는 현실의 문제다. 국제에너지기구(International Energy Agency, IEA)는 2026년 데이터센터의 전력 소비량이 일본의 연간 사용량과 맞먹는 1,000TWh를 돌파할 것으로 전망했으며, 이 폭발적 증가의 중심에는 AI가 있다.¹ 챗GPT에 질문 하나를 던지는 데 드는 전력은 구글 검색의 10배에 달하고, 대규모 언어 모델(LLM)을 구동하는 AI 서버는 기존 서버보다 10배 이상의 전력을 소비하며, 이로 인해 데이터센터는 과거와 비교할 수 없는 ‘전기 먹는 하마’로 변모하고 있다. 이미 구글과 마이크로소프트의 2023년 전력 소비량이 각각 24TWh로 100개국 이상의 전력 소비량을 초과하였다는 주장이 있으며,² 전세계적으로는 미국의 하이퍼스케일러들이 전체 용량의 54%를, 중국이 16%, 유럽이 15%를 차지하고 있다고 조사되었다.³ 이는 AI가 더 이상 가상의 소프트웨어가 아닌, 국가 에너지 수급 계획 전체를 다시 짜야하는 거대한 물리적 실체임을 뜻한다.
이에 따라 안정적인 에너지 확보는 AI 시대 국가 안보의 핵심으로 부상했다. AI 연산 능력이 곧 국력의 척도가 되었기 때문이다. 자체적인 AI 인프라, 즉 데이터센터와 이를 뒷받침할 에너지를 갖추지 못한 국가는 국가의 핵심 의사결정 알고리즘을 해외 기업에 의존하는 디지털 종속 상태에 빠질 위험이 크다. 이는 자국의 데이터와 정보 흐름에 대한 통제권을 상실하고, 유사시 국가 안보가 외부의 상업적·정치적 결정에 좌우될 수 있음을 의미한다. 현대전이 결정의 속도를 다투는 정보전으로 변모한 상황에서, AI 기반의 지휘통제 시스템을 운용할 에너지가 없다면 곧 군사적 열세로 이어질 수밖에 없다.
이러한 변화 속에서 ‘데이터센터의 입지’는 단순한 경제 논리를 넘어선 ‘지정학적 행위’가 되었다. 과거에는 서늘한 기후나 값싼 전기료가 주요 기준이었다면, 이제는 ‘에너지 안보’와 ‘데이터 주권’이 핵심 변수다. 빅테크 기업들은 화석연료 가격 변동이나 지정학적 위기에도 흔들리지 않는 안정적인 에너지원을 찾아 원자력 발전소 인근에 데이터센터를 짓는 과감한 투자를 단행하고 있다.⁴ 동시에, 각국 정부가 데이터 현지화 규제를 강화함에 따라 주요 시장 권역별로 데이터센터를 분산하여 구축하는 전략이 필수가 되었다.⁵ 결국 데이터센터의 지도는 미·중 갈등 속에서 동맹과 블록을 중심으로 재편되는 글로벌 지정학의 지형도와 정확히 일치하게 되었다.
2. AI 패권을 둘러싼 제로섬 게임, ‘전력 전쟁’의 서막
AI 데이터센터 확장 경쟁의 최전선에는 빅테크 기업들과 AI 주권(Sovereign AI)을 외치는 국가들이 있다. 각국의 전폭적인 지원을 받는 빅테크 기업들은 단순히 전력을 구매하는 소비자를 넘어, 재생에너지 발전소를 직접 소유하거나 소형모듈원자로(Small Modular Reactor, SMR)와 핵융합 같은 차세대 에너지원에 과감히 투자하며 ‘에너지 생산자’로의 변신을 꾀하고 있다.⁶ 한편, UAE나 사우디아라비아 같은 국가들은 막대한 자본을 투입해 자국 내에 데이터센터와 이를 위한 에너지 인프라를 동시에 구축하며 해외 기업에 대한 기술 종속에서 벗어나려는 국가적 생존 전략을 펼치고 있다.
검토컨대 AI를 위한 에너지 경쟁을 ‘전력 전쟁’이라 부르는 이유는 아래 세 가지로 압축된다.
첫째, 에너지 자원의 유한성. AI는 막대한 전력량을 요구하는데, 정작 AI가 필요로 하는 전력량의 증가 속도를 신규 발전소 건설 속도가 따라가지 못하고 있다. 특히 친환경 규제로 인해 대규모 발전소 건설이 수년에서 수십 년까지 걸리는 상황에서 공급의 비탄력성은 전력 자원을 둘러싼 경쟁을 격화시킨다.⁷ 빅테크 기업이 특정 지역의 대규모 전력원을 장기 독점 계약으로 선점하면, 다른 후발 주자는 그 지역에서 AI 인프라를 확장할 기회 자체를 박탈당하게 된다. 마치 한정된 유전(油田)을 놓고 벌이는 쟁탈전과 같은 양상이다.
둘째, 에너지 선점 효과. AI 기술, 특히 거대 모델 개발은 초기에 막대한 컴퓨팅 자원과 에너지를 투입하는 기업이 시장을 독식하는 구조다. 에너지를 안정적으로 확보하여 남들보다 먼저 모델을 훈련시킨 기업이 기술 표준과 생태계를 장악하게 되므로, 경쟁에서 뒤처지지 않기 위해 미래 수요까지 예측한 에너지 사재기 현상마저 나타난다.
셋째, 안보 관련 중대성. AI 패권은 곧 국가 패권과 직결된다. 미국과 중국은 이미 자국 내 AI 인프라와 에너지 공급망을 연계하여 강화하고 있다. AI 에너지 경쟁은 기업 간 시장 점유율 싸움을 넘어 미-중 기술 패권 경쟁의 대리전 양상을 띠고 있으며, 특정 국가가 에너지 자원을 무기화할 경우 현실적인 안보 위협이 될 수 있다.
결국 AI의 무한한 디지털 야망은 ‘에너지’라는 가장 근본적인 물리적 한계와 충돌한다. 전력 전쟁의 승패는 단순히 더 많은 데이터센터를 짓고 더 빠른 알고리즘을 소유하는 것만으로 결정되지 않을 것이다. 오히려 AI의 에너지 소비 과정에서 발생하는 사회적·환경적 비용을 어떻게 공정하게 분배할 것인지, 지속 가능한 에너지 기반을 어떻게 확보할 것인지에 대한 지혜와 결단에 달려 있다.
3. AI 전력 문제 극복을 위한 기술적·법적 방안
‘전력 부족’이라는 AI의 아킬레스건을 극복하기 위해 주요 행위자들은 기존 재생에너지의 한계를 뛰어넘는 ‘게임 체인저’ 기술 확보에 사활을 걸고 있다. 24시간 안정적인 무탄소 전력 공급이 가능한 소형모듈원자로(SMR)는 가장 현실적인 대안으로 떠오르고 있으며, 마이크로소프트와 같은 기업들은 이미 SMR 개발사와 협력하여 데이터센터를 원자력 기반 AI 공장으로 만들려는 구상을 현실화하고 있다.
소형모듈원자로(SMR)는 전기출력 300MWe 이하의 원자로로, 원자로와 증기발생기 등 주요 기기를 하나의 용기에 담은 일체형 구조가 특징이다. 이는 주요 부품들이 배관으로 연결된 대형원전과 달리, 배관 파손으로 인한 냉각재 유실사고의 위험성을 근본적으로 제거하여 안전성을 높인다. 또한 공장에서 대부분의 부품을 모듈 형태로 제작해 현장에서 조립하므로 건설 기간이 짧고 비용이 저렴하며, 전력망이 부족한 외딴 지역이나 산업 공정열·수소 생산 등 다양한 목적에 유연하게 활용될 수 있다.⁸
더 나아가 방사성 폐기물 걱정이 없는 핵융합 발전(Nuclear Fusion Power Generation)은 AI의 에너지 문제를 근본적으로 해결할 궁극의 기술로 주목받으며 빅테크 리더들의 과감한 투자를 이끌어내고 있다. 핵융합은 수소의 동위원소인 중수소와 삼중수소 같은 가벼운 원자핵들이 융합하여 더 무거운 헬륨 원자핵으로 바뀌는 과정에서 막대한 에너지를 방출하는 원리다. 이는 태양의 에너지원과 같으며, 연료인 중수소는 바닷물에서 무한에 가깝게 얻을 수 있다. 다만, 지구에서 핵융합 반응을 일으키기 위해서는 1억 도 이상의 초고온 플라스마 상태를 인공적으로 만들고 강력한 자기장으로 가두는 핵융합장치, 즉 ‘인공태양’이 필요하다.⁹
그러나 이러한 기술적 해법만 가지고 전기 먹는 AI가 초래하는 복잡한 딜레마를 해결할 순 없고, 법과 정책이라는 사회적 운영체제(OS)의 정교한 재설계가 뒷받침되어야 한다. SMR과 같은 혁신 기술은 기존 대형원전 중심의 법체계와 필연적으로 충돌하기에, 기술 발전에 발맞춘 법적·제도적 혁신이 없다면 사장될 위험이 크다.¹⁰ 핵심은 경직된 규정적 규제에서 벗어나 유연한 성능기반 규제(Performance-based regulation)로의 전환이다. 규정적 규제가 ‘어떻게’ 안전을 달성할지 방법을 일일이 명시하는 반면, 성능기반 규제는 달성해야 할 ‘안전 목표’만을 제시하고 그 방법은 개발자의 혁신에 맡기는 방식이다. 이러한 전환은 SMR의 강화된 안전성을 과학적으로 입증할 경우, 도심 인근 건설의 핵심 전제조건인 방사선 비상계획구역(Emergency Planning Zone, EPZ)을 합리적으로 축소할 법적 근거를 마련해 줄 수 있다.¹¹
그밖에 전력망 여유가 있는 지역에 데이터센터를 유도하는 전략적 입지 선정,¹² 에너지 효율 기술 도입을 의무화하는 혁신 촉진 정책, 그리고 데이터센터의 막대한 폐열을 지역 사회에 재활용하도록 하는 에너지 순환 시스템 구축 지원 등도 필요하다. 무엇보다 사업자가 에너지 사용량과 환경 영향을 투명하게 공개하고 계획 단계부터 지역 사회와 이익을 공유하는 민주적 거버넌스를 제도화해야 한다.¹³ 법은 기술의 발전을 적절히 제어하고 그 혜택과 부담이 사회 전체에 공정하게 분배되도록 방향을 설정하는 ‘가이드 레일’의 역할을 해야 한다.
대한민국, AI 전력 자립을 향하여
안타깝게도 대한민국은 이 ‘전력 전쟁’의 서막에서부터 심각한 도전에 직면해 있다. AI 강국을 향한 청사진에도 불구하고, 그 심장이라 할 수 있는 대학의 R&D 현장은 전력 부족으로 멈춰 서고 있다. 서울대학교 반도체공동연구소를 비롯한 주요 대학들은 AI 학습용 최신 GPU를 확보하더라도 전력 공급을 받지 못해 구동하지 못하는 실정이다. 서울대는 한국전력에 10MW 규모의 전력 증설을 요청했지만, 계통영향평가 등 행정 절차에만 최소 5년 이상이 걸린다는 답변을 받고 사실상 포기한 상태다.¹⁴ 이는 AI 시대의 핵심 경쟁력인 R&D 생태계가 인프라 부족이라는 암초에 부딪혀 좌초될 위기에 처했음을 보여주는 경고다.
이러한 현실을 타개하고 대한민국이 진정한 AI 선도국으로 도약하기 위해서는 AI 모델부터 반도체, 데이터센터 그리고 에너지에 이르기까지 전체 가치 사슬을 통합하는 관점의 국가 전략이 시급하다. 이에 아래와 같이 제언한다.
• 첫째, ‘저전력·고효율 AI 기술’에서 초격차를 확보해야 한다. 대런 애스모글루 MIT 교수가 제언했듯이, 모든 작업을 처리하려는 거대 범용 AI 모델보다 특정 영역에 최적화된 ‘도메인 특화 AI(또는 Vertical AI)’는 1,000배 이상 에너지 효율적일 수 있다.¹⁵ 우리의 세계 최고 수준 메모리 반도체 기술력을 바탕으로 에너지 소모를 획기적으로 줄인 AI 반도체와 소프트웨어 스택을 개발한다면 에너지 빈국이라는 약점을 기술력으로 극복하는 새로운 길을 열 수 있다.
• 둘째, 에너지 공급의 패러다임을 전환하는 과감한 정책적 결단이 필요하다. OECD 최하위 수준인 재생에너지 비율을 높이는 것은 RE100을 요구하는 글로벌 공급망에 편입되기 위한 최소한의 조건이다.¹⁶
• 셋째, AI 데이터센터와 반도체 클러스터에 필요한 안정적인 기저 전력을 공급하기 위해 차세대 SMR과 핵융합 에너지 기술 개발에 국가적 역량을 집중해야 한다.¹⁷ 이는 단순히 전력을 확보하는 것을 넘어 SMR 제작에 우리의 조선·해양 기술을 접목하고, 핵융합 연구에서 세계 기록을 경신하는 KSTAR(한국형핵융합연구로)의 성과를 이어가는 등 새로운 에너지 기술 자체를 미래 수출 산업으로 육성하는 기회가 될 수 있다.
이러한 기술적 목표 달성을 위해서는 과거의 실패를 반복하지 않을 법적·제도적 뒷받침이 필수다. 과거 세계 최초로 표준설계인가를 받고도 상용화에 실패한 SMART 원전의 사례처럼 기술 개발과 규제 체계가 엇박자를 내는 일은 없어야 한다.¹⁸ 미국의 사전신청검토(Pre-Application Review, PAR)나 캐나다의 공급자설계검토(Pre-Licensing Vendor Design Review, VDR)와 같이 개발 초기 단계부터 규제기관과 개발자가 소통하여 인허가의 불확실성을 줄이는 제도를 적극적으로 운용해야 한다.¹⁹ 우리 정부가 추진하는 ‘사전설계검토’ 제도가 바로 그 첫걸음이며, 이를 통해 개발자는 규제의 투명성을 확보하고 국가는 신기술의 안전성을 검증하는 선순환 구조를 만들 수 있을 것이다.²⁰ 또한 핵융합처럼 장기적인 국제협력이 필수적인 분야에서는 국제핵융합실험로(International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER)²¹ 사업 등에서 확보한 기술력을 바탕으로 향후 상용화 시대를 대비한 안전규제·핵 비확산·기술 표준에 대한 국제 규범 형성을 주도하는 ‘규범 설계자’로서의 역할을 수행해야 한다.
이처럼 기술과 법이 함께 나아갈 때, 비로소 AI 패권 경쟁이라는 거대한 체스판에서 우리가 단순히 ‘말’이 아닌 스스로의 운명을 결정하는 능동적인 ‘플레이어’가 될 수 있을 것이다.
¹ 변희원, 「챗GPT에 질문하면… 구글 검색 10배 전기 사용」, 조선일보, 2024. 4. 24., https://www.chosun.com/economy/tech_it/2024/04/24/FQ5OQ4HEUBFYHJ2XQXFGJZUYOQ/ (최종 방문일 : 2025. 7. 24.)
² 「구글·MS, 지난해 전력 소비량 100개국 합친 수준 넘어」, 디지털투데이, 2024. 7. 16., https://www.digitaltoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=525484 (최종 방문일 : 2025. 7. 25.)
³ 김선교, 「AI로 인한 전력 수요의 폭발적 증가와 대응방안」, 한국과학기술기획평가원, KISTEP 정책브리프 181호, 2025. 4. 30., 3쪽.
⁴ 김나정, 「소형모듈원자로(SMR) 안전규제 기준 마련을 위한 과제」, 국회입법조사처, NAR 현안분석 제340호(2024. 12. 26.), 1쪽.
⁵ 신정수, 「인공지능(AI)의 에너지 분야 도전과 기회」, 에너지경제연구원, 세계 에너지시장 인사이트 제25-5호, 2025. 3. 17., 10쪽.
⁶ 신정수, 앞의 보고서, 9쪽.
⁷ 이정익, 「소형모듈원전(SMR)의 도전과제와 국내외 동향」, 에너지경제연구원, 에너지포커스 제19권 제3호(통권 85호), 2022년 가을호, 28쪽.
⁸ 김나정, 앞의 보고서, 2-4쪽.
⁹ 「핵융합 발전 상용화 예상 시기와 실현 과제」, 한국핵융합에너지연구원, 2024. 5. 23., https://blog.naver.com/nfripr/223455809061 (최종 방문일 : 2025. 7. 25.)
¹⁰ 김나정, 앞의 보고서, 13-14쪽.
¹¹ 이정익, 앞의 보고서, 27쪽.
¹² 신정수, 앞의 보고서, 10쪽 참고.
¹³ 「The AI Opportunity for Europe’s Climate Goals – a Policy Roadmap」, Google, 2025. 3., https://blog.google/around-the-globe/google-europe/ai-climate-policy-europe/ (최종 방문일 : 2025. 7. 25.)
¹⁴ 안정훈·최영총, 「전력난에…서울대 첨단 AI연구 멈췄다」, 한국경제신문, https://www.hankyung.com/article/2025051153911 (최종 방문일 : 2025. 7. 25.)
¹⁵ 석대건, 「"현재 전력 공급 체계론 한계...AI 정책, 재생 에너지와 결합해야"」, 디지털투데이, https://www.digitaltoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=571990 (최종 방문일 : 2025. 7. 25.)
¹⁶ Ibid.
¹⁷ 이정익, 앞의 보고서, 28쪽.
¹⁸ 김나정, 앞의 보고서, 5쪽.
¹⁹ 김나정, 앞의 보고서, 9-12쪽.
²⁰ 김나정, 앞의 보고서, 8쪽.
²¹ 핵융합반응에 의하여 플라스마 속에 발생하는 하전입자인 고속 알파입자(헬륨)에 의한 플라스마 가열만으로 실용적인 핵융합로에 필요한 수준에서 핵융합연소가 지속되는 조건, 즉 자기점화조건의 확실한 달성을 목표로 하는 국제공동 핵융합실험로를 말한다. 출처 : 한국핵융합에너지연구원 홈페이지 https://www.kfe.re.kr/menu.es?mid=a10205020100 (최종 방문일 : 2025. 7. 25.)
