AI 시대를 위해 전력망은 어떻게 재구축되고 있는가

• AI 데이터 센터와 전기차 확산으로 글로벌 전력 수요가 폭발하면서, 지난 30년간 정체되어 있던 글로벌 전력망의 전면적인 재구축이 시급한 과제로 부상했다.
• 대규모 송전 효율을 극대화하는 ‘초전도 케이블’과 재생에너지의 치명적인 불안정성을 보완하는 혁신 기술이 미래 전력망의 핵심 경쟁력이 될 것이다.
• 전력망 구축 속도의 격차가 곧 21세기 국가 산업 경쟁력을 결정짓는 만큼, 거대 전력망의 선제적 투자와 지역별 미니 그리드 모델의 전략적 확장이 필요하다.

본 자료는 미국의 경제 전문 방송인 Bloomberg TV가 2026년 5월 27일 방영한 내용을 한글로 번역하여 요약 정리한 것입니다. 이 프로그램에 나타난 견해들은 비즈앤프로의 공식 입장과 다를 수 있습니다.

AI 시대를 위해 전력망은 어떻게 재구축되고 있는가

(How the Electrical Grid Is Being Rebuilt for AI | Bloomberg Primer)

Bloomberg Originals | 2026년 5월 27일 방영

1. 서론: 글로벌 전력망의 패러다임 전환

반세기 이상 인류 문명의 기초 인프라로 작동해 온 전력망(Electrical Grid)은 세계에서 가장 거대하고 복잡한 단일 시스템입니다. 서구 선진국들은 1970년대 오일 쇼크 이후 에너지 효율화 정책을 추진해 왔으며, 제조업 비중 축소와 서비스업 중심의 경제 구조 재편으로 인해 2000년대 이후 약 20년간 전력 수요의 정체 또는 감소기를 겪었습니다. 이 기간 동안 전력망은 물리적 확장 없이도 안정적인 GDP 성장을 뒷받침할 수 있었습니다.

그러나 최근 전 세계는 에너지 수요의 급격한 반등을 마주하며 새로운 역사적 변곡점에 도달했습니다. 이러한 전력 수요 폭발의 핵심 동인은 다음 세 가지로 요약됩니다.

• 인공지능(AI) 및 글로벌 데이터 센터의 급격한 증설
• 내연기관 자동차에서 전기차(EV)로의 전환
• 화석연료 보일러에서 전기식 히트펌프로의 난방 시스템 이동

특히 AI 산업의 성장세는 압도적입니다. 글로벌 빅테크 기업들이 인프라 확충에 수천억 달러를 쏟아붓고 있는 가운데, 2030년경 AI 데이터 센터가 소비하는 전력량이 일본 국가 전체의 전력 소비량과 맞먹을 것이라는 전망이 나옵니다. 현재의 성장 속도를 고려할 때, 2050년까지 전 세계 전력 소비량은 현재의 두 배로 증가할 것으로 예측되며, 이는 5년마다 미국 전체 전력망 크기의 새로운 인프라가 추가되어야 함을 의미합니다. 이에 따라 장기간 정체되어 있던 전력 인프라 산업의 근본적인 재구축이 시급한 과제로 부상했습니다.

2. 주요 당면 과제 및 국가별 인프라 역량 격차

새로운 전력 수요에 대응하는 과정에서 글로벌 전력 업계는 심각한 병목 현상과 역량 불균형에 직면해 있습니다. 지난 수십 년간 신규 인프라 투자가 부재했던 국가와 지속적으로 전력망을 확장해 온 국가 간의 격차가 다가오는 21세기 산업 경쟁력을 결정짓는 핵심 변수가 되고 있습니다.

서구 선진국의 전력망 위축과 공급망 약화

미국을 비롯한 다수의 서구권 국가들은 지난 30년간 전력망 투자를 최소화해 왔습니다. 이로 인해 인프라 건설 관련 공급망이 약화(Atrophy)되었고, 장비는 노후화되었으며, 전력 분야의 숙련된 노동 인력이 감소하고 고령화되는 부작용을 겪고 있습니다. 전력 수요가 폭발하는 현시점에서 인프라 복구 및 확장을 다시 시작하려 해도, 기반 생태계의 붕괴로 인해 초기 가동 및 대응 속도가 현저히 떨어지는 구조적 한계를 보입니다.

중국의 실시간 전력망 구축과 압도적 공급망

반면, 중국은 1990년대 이후 자국의 급격한 경제 성장과 글로벌 제조업 허브로서의 역할을 뒷받침하기 위해 전력망을 쉬지 않고 확장해 왔습니다. 그 결과 2000년 이후 중국의 발전량은 7배 이상 증가했습니다. 중국은 전력망 확장에 즉시 투입 가능한 대규모 숙련 노동자 풀을 유지하고 있으며, 시장 변화에 맞추어 유연하게 확장할 수 있는 성숙한 자체 공급망을 확보하고 있습니다. 에너지를 적시에 대량 공급할 수 있는 역량은 신산업 유치 경쟁에서 강력한 무기가 되며, 전력망 구축 속도의 격차는 곧 21세기 국가 경쟁력의 격차로 직결됩니다.

3. 전력망 혁신을 위한 핵심 기술 트렌드

폭발적인 전력 수요를 충족하고 신재생에너지 전환에 따른 불안정성을 극복하기 위해, 글로벌 시장에서는 전력 전송(Transmission)과 계통 안정화(Stabilization) 측면에서 파괴적인 기술 혁신이 시도되고 있습니다.

송전 효율 극대화: 차세대 초전도 케이블 기술

기존의 구리나 알루미늄 전선은 고유의 전기 저항으로 인해 송전 과정에서 상당한 에너지 손실을 유발합니다. 스타트업 ‘비어(Veir)’ 등이 상용화를 추진 중인 초전도 케이블은 극저온(약 영하 196°C의 액체 질소 환경) 상태에서 전기 저항이 완전히 사라지는 물질의 특성을 이용합니다.

• 초고밀도 송전: 저항이 없기 때문에 기존 케이블의 수 배에 달하는 막대한 전력을 극히 좁은 면적을 통해 전송할 수 있습니다.
• 인프라 부지 절감: 하나의 초전도 라인이 다수의 기존 송전탑과 케이블을 대체할 수 있어, 전력망 확장 시 가장 큰 걸림돌인 토지 보상 및 인허가 문제를 획기적으로 줄여줍니다.
• 과제: 진공관 시스템 및 지속적인 액체 질소 공급 장치 등 부대 비용이 고가이며, 극도로 보수적인 전력 유틸리티 기업들이 신기술의 리스크를 수용하도록 설득해야 하는 상용화 장벽이 존재합니다.

[전도체별 특성 비교]
* 플라스틱: 저항 매우 높음 (절연체)
* 구리/알루미늄: 저항 낮음 (현재 범용 도체, 송전 손실 존재)
* 초전도 물질 (극저온): 저항 0 (초고밀도 송전 가능, 인프라 효율 극대화)

재생에너지 계통 안정화: 물리적 ‘관성(Inertia)’의 복원

기후변화 대응을 위해 스페인 등 유럽 각국은 태양광 및 풍력 발전을 기하급수적으로 늘려왔습니다. 재생에너지는 저렴하고 친환경적이지만, 전력망의 치명적인 약점인 ‘관성(Inertia)의 결여’를 초래합니다.

• 전통 발전소의 관성 효익: 석탄, 가스, 원자력 발전소는 거대한 물리적 터빈(100톤 이상의 회전 질량)이 분당 1,500회 이상 돌아가며 전기를 만듭니다. 전력망에 순간적인 불균형(발전소 불시 정지 등)이 발생하면, 뉴턴의 운동 법칙에 따라 이 거대한 회전체들이 돌던 힘(관성)을 통해 순간적으로 부족한 전력을 전력망에 주입하여 전압 파동을 흡수하고 시스템을 안정화합니다.
• 재생에너지의 취약성: 태양광 패널은 움직이는 회전체 없이 빛을 직접 전기로 변환하므로 전력망 관성이 제로(0)에 가깝습니다. 실제로 스페인은 태양광 비중을 단기간에 3배 늘렸으나, 소수의 태양광 발전소가 오프라인 상태가 되었을 때 계통 충격을 흡수할 관성이 부족하여 유럽 현대사 최악의 대규모 정전(블랙아웃)과 수억 유로의 경제적 손실을 겪었습니다.
• 솔루션 (동기 보상기, Synchronous Compensator): 스탯크래프트(Statkraft) 등의 기업은 화석연료 연소 없이 오직 전력망에 관성만을 공급하기 위해 ‘거대한 회전 질량 덩어리’인 동기 조상기를 전력망에 연계하고 있습니다. 이는 탄소 배출 없이 신재생에너지 비중을 안전하게 높이기 위한 필수 인프라로 자리 잡고 있으며, 스페인 등 각국 정부는 정전 사태 이후 동기 조상기 설치를 의무화하거나 장려하는 제도적 규제를 신설하고 있습니다.

4. 대안적 전력망 모델: 아프리카의 ‘미니 그리드’와 경제적 자립

거대 전력망을 국가 단위로 연결하는 선진국형 모델과 달리, 국가 전력 인프라가 낙후된 사하라 이남 아프리카 등지에서는 완전히 다른 형태의 전력망 진화가 일어나고 있습니다. 이 지역은 약 5억 6,500만 명의 인구가 전력 혜택을 받지 못하고 있으며, 광활한 영토에 전통적인 대형 전력망을 까는 것은 비용 면에서 불가능에 가깝습니다.

이에 대한 대안으로 ‘미니 그리드(Mini Grid, 소형 독립형 전력망)’가 급부상하고 있습니다.

• 지역 완결형 시스템: 마을이나 소규모 커뮤니티(평균 400명 단위) 단위로 자체적인 태양광 발전 설비와 에너지 저장 장치(ESS)를 구축해 전력을 독립적으로 공급하는 방식입니다.
• 사회·경제적 파급 효과: 미니 그리드를 통해 24시간 안정적인 전력이 공급되면서 야간 교육이 가능해지고, 가정용 가전제품이 보급되며, 도정기 등 생산용 기계를 돌릴 수 있게 되어 지역 주민들의 소득 증대와 실업률 감소로 이어지고 있습니다.
• 장기적 확장성: 세계은행(World Bank) 등이 주도하는 ‘미션 300(Mission 300)’ 프로젝트는 수십억 달러를 투자해 2030년까지 3억 명의 아프리카 주민에게 전력을 공급하는 것을 목표로 합니다. 이 점진적 모델은 수많은 미니 그리드가 각 지역에서 먼저 자생한 뒤, 경제 성장과 함께 서서히 서로 연결되어 거대한 국가 전력망으로 통합되는 하향식(Bottom-up) 인프라 구축의 이정표를 제시합니다.

5. 결론 및 제언

전 세계는 바야흐로 에너지가 곧 국가의 미래를 결정하는 ‘에너지 숙명론’의 시대에 진입했습니다. 폭발적인 AI 데이터 센터 수요와 가속화되는 친환경 가전·모빌리티 전환은 기존 전력망의 전면적인 확장과 기술적 업그레이드를 강제하고 있습니다.

전력망 구축은 대규모 자본이 장기간 투입되어야 하고 겉보기에 화려하지 않지만, “전력망이 있는 곳에 전력 공급이 있고, 전력 공급이 있는 곳에 경제적 성장이 있다”는 원칙은 변하지 않습니다. 신기술(초전도 케이블, 동기 조상기)의 적극적인 도입을 통해 계통의 용량과 안정성을 선제적으로 확보하고, 지역적 특성에 맞는 전력망 모델(대형 그리드와 미니 그리드의 조화)을 전략적으로 다각화하는 국가와 기업만이 미래 기술 패권 경쟁에서 승리할 것입니다.

인류 역사상 가장 거대하고 복잡한 기계, 전력망

세계에서 가장 큰 기계는 너무 거대해서 우주에서도 보입니다. 사실, 지구 표면의 엄청난 면적을 덮고 있죠.

이미 눈치채셨겠지만, 우리의 삶은 전기에 의존하고 있습니다. 그리고 전 세계 거의 모든 지역에서 그 모든 전기를 여러분에게 전달해 주는 것이 바로 ‘전력망(Grid)’입니다. 인류 역사상 가장 크고 복잡한 기계죠. 관심을 두고 전력망을 찾아보기 시작하면 어디에서나 볼 수 있습니다. 하지만 너무나 어디에나 존재하기 때문에 사람들은 그 존재를 그냥 잊고 살아가곤 합니다.

오랫동안 부유한 선진국들은 전력망에 대해 크게 고민할 필요가 없었습니다. 2000년대 이후 그들의 전력 수요는 거의 정체 상태였으니까요. 하지만 시대가 변하고 있습니다.

• “AI의 폭발적인 성장…”
• “데이터 센터의 급격한 증설…”
• “이들은 엄청난 양의 에너지를 소비하고 있습니다.”
• “현재 4개의 기업이 올해에만 3,000억 달러(약 400조 원) 이상을 지출할 계획입니다.”

기하급수적으로 폭발하는 글로벌 전력 수요

AI와 전기차(EV) 같은 산업이 빠르게 성장하면서, 세계 전력 소비량은 2050년까지 두 배로 증가할 것으로 예측됩니다. 이는 대략 5년마다 미국 전체가 쓰는 만큼의 전력량이 새로 추가되는 셈입니다. 이 모든 전력을 생산하고 필요한 곳으로 보내기 위해, 전 세계의 전력망은 진화해야 합니다.

이러한 새로운 인프라를 구축하는 데는 수십억 달러가 들겠지만, 초고속 인터넷망 구축 때도 마찬가지였고 결국 수조 달러의 가치를 창출해 냈습니다. 그리고 일부 국가의 전력망은 다른 국가들보다 더 빠르게 진화하고 있습니다.

“중국의 발전량은 2000년 이후 7배나 증가했습니다. 최고의 전력망을 구축하기 위한 경쟁은 곧 미래를 선점하기 위한 전쟁입니다.”

전력이 많아질수록 더 많은 기회가 생겨납니다. 전 세계의 전선망을 대대적으로 업그레이드하기 위해 새로운 아이디어와 기술이 개발 중입니다.

“분당 1,500회(1500 rpm)로 회전하고 있습니다.”

이 모든 변화가 미래에 전력을 공급할 수 있을 만큼 빠르게 일어날 수 있을까요? 정답을 찾으려면 약간은 지루하고 기술적인 이야기가 필요합니다. 하지만 우리 모두 기술 덕후(Nerd)들이잖아요, 안 그래요? 좋습니다. 이 프로그램의 이름이 ‘프라이머(Primer, 입문서)’이니, 전력망에 대해 빠르게 먼저 짚고 넘어가겠습니다.

전력망의 기본 구조와 작동 원리

일반적인 전력망 구조는 대개 여러분이 있는 곳에서 멀리 떨어진 거대한 발전소에서 시작됩니다. 거기서 전력을 생산하죠. 원자력일 수도 있고, 가스, 수력, 혹은 요즘에는 태양광일 수도 있습니다. 그런 다음 긴 송전선로를 거쳐, 전기가 여러분에게 정확히 필요한 형태로 분배되도록 해주는 변전소를 지나게 됩니다. 그리고 최종적으로 노트북을 충전하거나 공장 안의 모터를 돌리는 데 소비됩니다.

요즘 전력망은 거의 모든 곳에 있습니다. 전 세계의 송전 케이블을 하나로 길게 이으면 4,200만 마일(약 6,700만 km)에 달합니다. 태양까지 가는 거리의 거의 절반에 육박하죠. 그리고 이 거대한 시스템의 모든 부품은 완벽한 조화를 이루며 작동해야 합니다. 갑작스러운 불균형, 예를 들어 대형 발전소 하나가 예고 없이 꺼지기라도 하면 전체 시스템이 쉽게 망가질 수 있습니다. 혹은 그보다 더한 일이 생길 수도 있죠… 그 이야기는 잠시 후에 더 나누겠습니다. 하지만 대부분의 경우 전력망은 아무 문제 없이 작동하며 우리 삶에 에너지를 공급하고 경제 성장을 돕습니다.

“즉, 한 경제가 소비하는 에너지의 양과 그로 인해 창출되는 경제적 산출물 사이에는 직접적인 관계가 있습니다. 더 부유할수록 더 많은 전기를 소비하고 전력망이 더 커집니다. 그리고 전력망이 더 커질수록 더 많은 전기를 소비하게 되어 더 부유해집니다.”

100년의 성장, 그리고 20년의 정체기

이러한 선순환 피드백 루프는 전기가 주요 에너지원으로 자리 잡기 시작한 20세기 초부터 강력하게 작동해 왔습니다. 갑자기 가정이나 사업장에 에너지를 들여오는 데 필요한 것은 전선 한 가닥뿐이게 되었습니다. 1910년에는 미국 가정의 14%만이 전기를 사용했습니다. 1930년에는 그 비율이 70%로 늘어났죠. GE 같은 회사들은 수백만 대의 냉장고와 TV를 팔았고, 전력망은 빠르게 성장했습니다.

하지만 1970년대에 접어들면서 상황이 바뀌기 시작했습니다. 오일 쇼크로 인해 에너지가 비싸지기 시작한 것입니다.

“그때 전력 회사들이 주도하는 대규모 에너지 효율화 프로그램과 함께, 에너지 효율성에 대한 첫 번째 거대한 움직임이 시작되었습니다.”

뉴욕의 전력 회사인 콘 에디슨(Con Edison)의 전 부사장, 리치 밀러(Rich Miller)의 말입니다.

“콘 에디슨은 1970년대에 회사의 슬로건을 ‘우리는 파야 한다(Dig, We Must)’에서 ‘1와트라도 아끼자(Save a Watt)’로 바꿨습니다. 그 시대에 모든 것이 어떻게 변했는지 보여주는 아주 좋은 예시죠.”

이와 동시에 선진국들은 제조업을 줄이고 에너지를 덜 소비하는 사무직 업무를 늘리기 시작했습니다.

“2000년대 초에 이르러서는 전력 성장세가 실제로 평탄해지는(정체되는) 모습을 보이기 시작했습니다.”

사실 서구 경제권에서는 지난 20년 동안 전력 수요가 정체되거나 오히려 감소했습니다. 100년 동안 멈추지 않고 성장해 온 전력망이 갑자기 더 이상 자랄 필요가 없어진 것입니다. 그리고 그 기간은 나름대로 좋았습니다. 전력 사용량은 그대로 유지하면서 GDP는 계속 성장했으니까요.

허를 찔린 전력 업계와 새로운 요인들

하지만 최근 들어 에너지 수요는 더 이상 정체되어 보이지 않습니다.

“이제 우리는 실제로 수요와 소비가 다시 성장하는 것을 목격하기 시작했습니다. 여기에는 세 가지 요인이 기여하고 있습니다. 휘발유 차량에서 전기차로의 이동, 기름보일러와 가스보일러에서 히트펌프로의 전환, 그리고 마지막으로 엄청난 전력을 소비하는 데이터 센터 기반의 인공지능(AI) 성장입니다.”

이러한 산업들은 큰 경제 성장을 가져올 수 있지만, 전기를 무지막지하게 집어삼킵니다. 한 추정치에 따르면, AI는 향후 10년 동안 세계 경제를 최대 15%까지 성장시킬 수 있지만, 2030년까지 일본 전체 국가가 쓰는 만큼의 전력을 사용할 수도 있다고 합니다.

“따라서 이 새로운 전력 수요를 충족하려면 전력망 전체가 더 커져야 합니다. 그리고 이런 일이 30년 만에 처음 일어나는 지라, 전력 업계는 완전히… ‘준비가 안 된 상태(방심한 상태)’로 허를 찔렸다고 볼 수 있습니다.”

서구의 노후화 vs 중국의 멈추지 않는 전력망 확장

어떤 산업이 한동안 무언가를 만들지 않으면, 다시 시작할 때 어려움을 겪는 경향이 있습니다. 공급망은 약화되고, 인프라는 구식이 되어 노후화되며, 인력은 줄어들고 고령화됩니다. 많은 서구 국가들의 전력망에서 지금 일어나고 있는 일입니다. 하지만 세계 다른 곳의 어떤 국가들은 완벽하게 준비를 갖추고 있습니다.

“중국은 실시간으로 전력망을 구축해 왔습니다. 1990년대 이후 기본적으로 쉬지 않고 달려왔죠. 그래서 그들은 언제든 투입할 수 있는 숙련된 노동력 풀을 여전히 풍부하게 보유하고 있습니다. 그리고 수요가 성장함에 따라 함께 커질 준비가 된 성숙한 공급망도 가지고 있죠.”

이 모든 일이 일어날 수 있었던 건 그래야만 했기 때문입니다. 중국은 서구 국가들이 대부분 중단한 제조업을 많이 담당하고 있고, 전력망은 이를 뒷받침해야 했습니다.

“중국은 여전히 꽤 빠른 경제 성장을 이어가고 있습니다. 이곳에서 좋지 않은 해라고 해봐야 5% 성장인데, 이는 미국이나 유럽 같은 선진국에서 보통 볼 수 있는 것보다 훨씬 높은 수치입니다. 미국은 발전량이 거의 증가하지 않은 반면, 중국의 발전량은 2000년 이후 7배나 증가했습니다.

제가 29년 전에 중국으로 이주했는데, 그때와 지금의 차이는 피부로 느껴질 정도입니다. 예전에 학교 가던 길에 차를 타고 지나가다 보면 초가집이나 허름한 움막에 사는 사람들을 보곤 했습니다. 지금은 상하이나 베이징 같은 도시에 가면 밤하늘을 밝게 비추는 초고층 빌딩들이 가득합니다.”

에너지가 곧 국력인 21세기 경쟁 시대

에너지가 곧 국력(Destiny)입니다. 에너지는 국가가 원하는 일을 할 수 있는 충분한 역량을 갖추었는지를 결정합니다. AI나 전기차 같은 새로운 산업에 전력을 공급할 수 없는 국가들은, 결국 그러한 신산업을 그만큼 유치하지 못하게 될 것입니다.

“따라서 국가 차원에서 전력망을 구축할 수 없다면, 21세기 경쟁력 있는 경제국이 될 기회를 잃게 되는 것입니다.”

전력 전송의 혁신, 초전도 케이블의 등장

세계의 나머지 국가들이 중국의 빠르게 성장하는 전력망 속도를 따라잡는 것은 쉽지 않겠지만, 미래의 전력망이 반드시 과거의 전력망과 같을 필요는 없습니다. 전기를 이동시키는 새로운 기술이 앞서 나가는 핵심이 될 수 있습니다.

“제 이름은 팀 하이델(Tim Heidel)입니다. 비어(Veir)의 최고경영자(CEO)입니다. 비어는 새로운 세대의 초전도 전력 전송 장비를 만들고 있습니다.”

여기 비어(Veir)의 공장에서는 액체 질소가 김을 뿜어내고, 엔지니어들이 기계를 깎고 있으며, 전자를 이동시키는 완전히 새로운 방식이 상용화되고 있습니다.

“전력망을 단순히 확장하는 것은 향후 수십 년 동안 우리가 직면할 도전을 해결하기엔 너무 느립니다. 새로운 기술과 새로운 접근 방식이 필요합니다. 저희는 초전도 송전선이 엄청난 역할을 할 수 있다고 생각합니다. 과거에 지을 수 있었던 것보다 훨씬 더 많은 용량을 가진 송전선을 구축할 수 있습니다.”

저항 제로(0)를 향한 도전과 현실적 과제들

그렇다면 초전도 케이블이란 무엇일까요? 보통의 전력 케이블은 좋은 도체로 만들어집니다. 전류가 큰 저항 없이 통과할 수 있는 물질이죠. 저항이 클수록 이동 중에 더 많은 에너지가 손실됩니다. 플라스틱은 저항이 커서 나쁜 도체입니다. 그래서 절연체로 사용되죠. 구리와 알루미늄은 저항이 낮아 꽤 좋은 도체입니다. 그래서 오늘날 대부분의 전력 케이블에 사용됩니다. 반면 비어의 케이블은 바로 이 재료로 만들어집니다.

“지금 제 손에 들고 있는 것이 초전도 물질의 샘플입니다. 특정 작동 조건에서 저항이 완전히 사라지는 아주 특별한 종류의 물질이죠. 저항이 없는 물질을 작동시킬 수 있게 되면, 매우 좁은 공간에서도 훨씬 더 많은 전력을 보낼 수 있습니다.”

더 많은 전력을 보낼 수 있는 케이블은 전력망의 거대한 업그레이드가 될 수 있으며, 이를 필요로 하는 데이터 센터, 가정, 전기차 충전소로 많은 전기를 이동시키는 데 도움이 됩니다. 또한, 하나의 초전도 케이블이 여러 개의 기존 케이블만큼의 전력을 나를 수 있기 때문에 새로운 인프라를 그만큼 많이 짓지 않아도 된다는 의미이기도 합니다. 하지만 먼저 비어는 몇 가지 문제를 해결해야 합니다. 케이블을 어떻게 극도로 차갑게 유지할 것인가 같은 문제 말이죠.

“네, 그래서 이 케이블을 액체 질소로 가득 찬 테스트 베드에 넣어 두었습니다. 액체 질소는 약 77켈빈(영하 196°C)으로, 엄청나게 차갑습니다.”

사실 이 온도는 우주 공간과 달의 뒷면 온도 사이 어디쯤에 해당합니다. 케이블이 미친 듯한 양의 전력을 보낼 수 있는 초전도 상태에 도달하려면 그 정도로 차가워야 합니다.

“기본적으로 저희는 이 대형 전원 공급 장치를 사용해 초전도 케이블에 많은 전류를 흘려보냅니다. 저희가 꽤 큰 건물에 있는데, 이 장치가 건물 전력의 거의 전부를 끊어다 씁니다. 전력망에 과부하가 걸리지 않도록 기계 공실에서 동시에 다른 강력한 장비를 쓰지 않는지 확인해야 하죠.”

보수적인 전력 업계의 장벽

2025년 비어를 방문했을 때, 회사는 이 조립 라인에서 10m 길이의 케이블 섹션을 생산하기 시작하고 있었습니다. 어… 이거 켜진 거 맞나요?

“지금은 굉장히 천천히 돌리고 있습니다. 보통 케이블 하나를 만드는 데 약 2주일이 걸립니다. 일반적인 케이블 제조 공장에서는 회전이 너무 빨라서 제대로 보이지도 않죠. 지금 저희가 수작업으로 하는 많은 일들이 앞으로 자동화될 것이고, 그러면 훨씬 더 빠른 공정이 될 것입니다.”

“이 케이블들이 미국 전역, 나아가 전 세계로 뻗어 나가는 미래를 상상하시나요?”

“음, 그러기를 바랍니다. 정말 그러기를 바랍니다.”

비어는 지금까지 마이크로소프트(Microsoft)를 포함한 투자자들로부터 1억 달러가 조금 넘는 자금을 조달했으며, 수년 내에 전력망에 첫 케이블을 설치하는 것을 목표로 하고 있다고 말합니다. 하지만 이 중 어느 것도 쉽거나 저렴하지 않습니다. 이 시스템은 진공관과 지속적인 액체 질소 공급이 필요하며, 이는 기존 케이블보다 가격 프리미엄(추가 비용)을 더하게 만들 수 있습니다. 그리고 또 다른 문제가 있습니다. 비어의 잠재적 고객인 전력 회사들은 하이테크적인 위험을 감수하는 것으로 그리 유명하지 않다는 점입니다.

“전력 회사들이 보수적인 비즈니스를 한다는 것은 부인할 수 없는 사실입니다. 100% 언제나 전력을 공급해야 하는 책임을 지고 있을 때는, 새로운 것을 시도하는 데 매우 신중해질 수밖에 없습니다.”

“이 분야에서 초전도가 유일한 선택지가 되는 날이 올지는 모르겠지만, 초전도가 달성할 수 있는 전력 밀도 덕분에 미래 송전 시스템에 관한 논의를 점점 더 지배하게 될 것으로 기대합니다.”

재생에너지의 그늘: 유럽 역사상 최악의 대정전 사태

그렇다면 더 많은 에너지를 이동시키는 더 좋은 케이블만 있으면 미래에 전력을 공급하는 데 충분할까요? 하드웨어가 좋아지더라도 우리는 여전히 전력망을 안정적으로 유지해야 합니다. 그리고 최근 들어 그 일이 점점 더 어려워지고 있습니다.

• “스페인과 포르투갈의 넓은 지역이 정전 피해를 입었습니다.”
• “수천만 명의 사람들이 이제 완전한 블랙아웃을 경험하고 있습니다.”

이는 유럽 현대 역사상 최악의 정전 사태였으며, 수백만 명의 사람들을 어둠 속에 몰아넣었습니다. 지하철과 기차에 수백 명의 사람들이 갇혔고, 결제 시스템이 마비되어 상점과 슈퍼마켓은 영업할 수 없었습니다. 스페인 최대 은행인 라 카이샤(La Caixa)는 스페인 경제에서 4억 유로(약 6,000억 원)가 증발했다고 추산했습니다.

대부분의 사람에게 전기가 없는 삶은 단지 불편하거나, 혹은 파티를 열 핑계에 불과했습니다. 그리고 약 18시간 만에 전력이 복구되었죠. 하지만 이 정도 규모의 대규모 정전은 대개 더 큰 문제를 시사합니다. 그리고 이번 사태는 현대 전력망의 구조 자체에 대한 우려를 불러일으켰습니다.

“현재까지 우리가 알고 있는 것은 스페인 남부의 일부 태양광 발전소에서 발생한 불안정성이 원인이었다는 점입니다.”

스페인은 최근 몇 년 동안 태양광 발전을 많이 늘렸습니다. 태양광은 전력망에 깨끗하고, 저렴하며, 다재다능하다는 많은 장점이 있으니까요. 그 결과 태양광은 기하급수적으로 성장하며 전력망이 늘어나는 전력 수요를 감당하는 데 기여해 왔습니다. 하지만 스페인 정전 사태에서 태양광이 일정 부분 역할을 한 것은 사실로 보입니다.

“많은 사람이 스페인 사태를 두고 재생에너지를 비난했지만, 재생에너지는 정확히 지시받은 대로, 설명서에 적힌 대로 행동했을 뿐입니다. 돌이켜보면 그것은 완벽하게 예견된 자동차 충돌 사고였습니다.”

현대 전력망의 숨은 구원투수: ‘관성’

가이 니콜슨(Guy Nicholson)은 유럽의 전력 회사인 스탯크래프트(Statkraft)에서 일하고 있으며, 이 건물 안에는 스페인식 정전을 막는 데 도움을 줄 수 있다고 그가 주장하는 기계가 있습니다.

“이것이 바로 ‘동기 보상기(Synchronous Compensator)’입니다. 전기 기계죠. 무게가 100톤에 달합니다. 보시다시피 분당 1,500회로 회전하고 있습니다.”

왜 재생에너지가 전력망에 문제를 일으킬 수 있는지, 그리고 이 거대하고 빙글빙글 도는 장치가 어떻게 문제를 해결할 수 있는지 이해하려면 전력망의 내부 작동 원리를 조금 더 깊이 파고들어야 합니다.

전력망이 제대로 작동하려면 완벽한 균형을 유지해야 합니다. 생산되는 전력의 양이 소비되는 전력의 양과 매초 정확히 일치해야 하죠. 그러면 전압이 안정적으로 유지되고 모두가 행복해집니다. 그렇지 않으면 전압이 급상승할 수 있고, 전력망의 여러 부품이 손상을 피하기 위해 연결을 끊기 시작합니다.

“무언가 하나가 넘어지면 그다음 것이 넘어지고, 또 그다음 것이 넘어지는 식으로 시작됩니다. 일종의 도미노 효과가 발생하여 전력망 전체가 다운되는 것이죠.”

만약 사소한 불균형이 있을 때마다 시스템이 실패했다면 우리는 매일 정전을 겪었을 것입니다. 다행히도 전력망에는 구원투수가 있습니다. 바로 ‘관성(Inertia)’입니다.

“이것은 아이작 뉴턴과 운동의 제1법칙으로 거슬러 올라갑니다. 운동하고 있는 물체는 외력이 작용하지 않는 한 계속 운동을 유지하려는 성질이죠. 여러분이 잊어버렸을지라도 고등학교 때 모두 배웠을 이 성질이 바로 관성입니다. 100톤짜리 회전하는 터빈 같은 물체가 있으면, 전력망에서 무슨 일이 일어나든 상관없이 그 회전을 계속 유지하려고 합니다.”

회전기가 없는 태양광 발전의 한계와 대안

그리고 이 회전하는 장치들은 상식적인 전통 발전소 어디에서나 볼 수 있습니다. 실제로 전기를 만드는 기계들이죠.

“석탄, 가스, 원자력, 수력 발전 모두 거대하게 회전하는 발전기를 가지고 있으며, 그 기계들은 많은 관성, 즉 많은 회전 질량을 가지고 있습니다.”

그 관성은 비상 상황 발생 시 전력망이 꺼내 쓸 수 있는 일종의 보너스 에너지와 같습니다. 예를 들어 갑자기 발전소 하나가 다운되어 공급과 수요의 불균형이 생겼다고 해봅시다. 이때 회전하는 장치는 전력망에 문제가 생겼음을 감지하고, 그동안 축적된 관성을 이용해 전력망을 안정적으로 유지하는 데 딱 필요한 만큼의 전력을 주입합니다. 그 순간 장치는 회전 속도를 아주 조금 잃는 대신, 그 에너지를 전력망이 필요로 하는 전기로 전환합니다. 전력망 역사 대부분 동안 이 방식은 아주 잘 작동했습니다.

“하지만 지금 현대의 전력망에서 일어나고 있는 일은, 내부에 회전하는 장치가 없는 태양광 같은 것들을 추가하고 있다는 점입니다.”

태양광 패널은 햇빛을 직접 전기로 변환하므로 회전하는 발전기가 없고, 따라서 관성도 없습니다. 그런데 스페인은 지난 5년 동안 전력망에 추가한 태양광의 양을 세 배로 늘렸습니다. 그러다 보니 몇 개의 태양광 발전소가 갑자기 오프라인이 되었을 때, 균형을 회복할 만큼의 관성이 충분하지 않았고… 결국 불이 꺼져버린 것입니다.

“전력망에 재생에너지가 많아질수록 우리는 관성이 필요할 것입니다. 저희 스탯크래프트는 이 문제에 대해 깊이 고민하고 있었습니다.”

이 대목에서 다시 동기 보상기 이야기로 돌아오게 됩니다.

이것은 석탄이나 가스 발전소에서 볼 수 있는 회전 장치와 똑같지만, 석탄이나 가스 없이 작동합니다. 이것들을 충분히 설치하면 여러분의 전력망은 화석 연료 발전 없이도 필요한 모든 관성을 확보할 수 있게 됩니다.

“이 장치는 전력망에 관성을 제공하여 전력망이 더 많은 재생에너지를 품고 가동될 수 있도록 합니다. 소문에 따르면 스페인도 이와 유사한 조치를 취할 예정이라고 합니다.”

정전 사태가 발생한 후 거의 즉각적으로 스페인 의회는 동기 보상기와 같은 더 많은 유형의 장치들이 전력망 안정화에 참여할 수 있도록 하는 법안을 통과시켰습니다. 필요한 업그레이드를 하는 데 스페인으로서 비용이 적게 들지는 않겠지만, 결과적으로 더 신뢰할 수 있고 풍부한 전력을 얻게 될 것입니다. 부유한 국가들이 증가하는 수요를 따라잡기 위해 정확히 필요한 것이죠.

인프라 소외 지역을 밝히는 ‘미니 그리드’의 혁신

하지만 당연히 모든 국가가 이런 종류의 투자를 할 돈을 가지고 있지는 않으며, 그 결과 그들의 전력망은 뒤처져 왔습니다. 사하라 이남 아프리카는 지구상에서 전기 없이 사는 사람이 가장 많은 지역으로, 약 5억 6,500만 명에 달합니다. 전력망은 대개 도시 지역에 국한되어 있어 넓은 농촌 지역은 어둠 속에 방치되어 있습니다. 하지만 이곳에서도 전력망은 성장하고 있습니다. 단지 다른 종류의 전력망일 뿐입니다.

“요즘에는 지역용 ‘미니 그리드(Mini Grid, 소형 전력망)’를 구축하는 것이 훨씬 저렴합니다. 전형적인 대형 전력망보다 훨씬 작기 때문에 미니라고 불립니다.”

기존의 전력망이 수천 평방마일을 덮을 수 있는 반면, 미니 그리드는 보통 작은 섬이나 마을 같은 훨씬 더 작은 지역에 전력을 공급합니다. 이 나이지리아 마을은 메인 전력망의 손길이 닿지 않는 곳에 있어, 민간 기업들이 전력을 조금씩 공급할 수 있는 기회를 만들어 주었습니다.

“미니 그리드는 평균적으로 약 400명의 지역 주민에게 전력을 공급합니다.”

허스크 파워(Husk Power)는 나이지리아 전역에 수십 개의 태양광 미니 그리드를 설치했습니다.

“저희 미니 그리드는 24시간 가동되므로 주민들이 선풍기나 TV 같은 가전제품을 켜는 데 전기를 사용할 수 있습니다. 아이들은 밤에 집에 돌아와 숙제를 할 수 있게 되었죠.”

전기는 주민들이 더 많은 수입을 올릴 수 있도록 돕는 온갖 기계에 동력을 공급함으로써 지역 비즈니스에도 도움을 줍니다. 이 쌀 도정기처럼 말이죠. 좋아요, 수십억 달러짜리 데이터 센터와는 거리가 멀어 보일지 모르지만 모든 전력망은 어디선가 시작해야 합니다.

아프리카의 도전: ‘미션 300’ 프로젝트

1930년대 미국 정부는 농촌 지역에 전기를 공급하기 위해 수십억 달러를 지출하여 대륙 전역으로 전력망을 확장했고, 이는 미국이 세계에서 가장 부유한 나라가 되는 데 일조했습니다. 아프리카에서도 이와 유사한 프로젝트가 시작되고 있습니다. 세계은행(World Bank)이 후원하는 ‘미션 300(Mission 300)’이라는 프로그램은 2030년까지 3억 명의 아프리카인에게 전기를 공급하기 위해 수십억 달러를 투자하는 것을 목표로 합니다. 모든 것이 계획대로 된다면 몇 십 년 후 아프리카의 전력망은 더 이상 그리 ‘미니’하지 않을지도 모릅니다.

“처음에는 나이지리아 마을의 여러 미니 그리드로 시작해서, 이것들이 천천히 서로 연결되어 하나의 커다란 전력망이 될 수 있습니다.”

“모든 시민이 전기를 사용할 수 있게 된다면 기업들이 번창할 것이고, 국가의 실업률은 감소할 것입니다. 사람들은 스스로 무언가를 시작하고 행할 것이며, 삶 전체가 더 나아질 것입니다.”

결론: 전력망이 있는 곳에 성장이 있다

기술이 변하고 경제 성장세가 달라짐에 따라 전 세계의 전력망은 서로 다른 방식으로 진화하고 있으며, 어떤 접근 방식이 가장 큰 수익으로 이어질지는 아직 명확하지 않습니다. 하지만 전력망이 앞으로도 오랫동안 현대 문명에 힘을 실어주며 계속 성장할 것이라는 점에는 의심의 여지가 없습니다.

“다음의 위대한 도약이 무엇이 될지 예측하는 것은 언제나 어렵지만, 전력망은 결코 사라지지 않을 것입니다.”

세계는 에너지에 있어서 명백한 변곡점(Inflexion Point)에 도달했습니다. 이 모든 새로운 수요처들은 점점 더 많은 전력을 요구할 것입니다. 전력망이 특별히 매력적이거나 화려해 보이지는 않고, 이를 계속 유지하는 것은 거대한 작업입니다. 하지만 전력망이 있는 곳에는 대개 성장이 있습니다. 그리고 그것은 미래의 전력망을 최고로 만들어야 할 꽤 괜찮은 동기부여가 됩니다.