중국, 남는 재생에너지로 AI 데이터센터 확충

중국이 바람과 햇빛으로 만들고도 쓰지 못해 버리는 전력을 AI 경쟁력으로 돌리려 하고 있다. 공식 출력 제한 통계로 보면 올해 상반기 풍력·태양광 발전량의 약 9%가 전력망 용량이나 수요가 모자라 버려졌다. 에너지 시장 분석기관 BNEF는 남는 전력을 실어 나르고 담아 둘 송전선과 대형 배터리, 장주기 저장장치를 갖추려면 중국이 2049년까지 전력망에 3조9000억 달러를 쏟아부어야 한다고 추산했다. 유럽이나 미국에 예상되는 투자보다 4분의 1 넘게 많다. 보도에 따르면 서부의 남는 재생에너지로 AI 데이터센터를 확충하는 일이 미국과의 AI 경쟁을 가를 변수로 떠올랐다.

규모는 간쑤성에서 드러난다. 성 북부 주취안에는 지난 20년 동안 수십 개 회사가 고비사막 끝자락에 세운 20기가와트 넘는 세계 최대 풍력단지가 있다. 중국 가정 최대 2000만 가구에 전기를 댈 수 있는 용량이지만 가구도 공장도 가까이 있지 않아 전력 상당량을 수백 킬로미터 떨어진 도시로 보낸다. 해마다 생산은 늘고 버려지는 양도 함께 늘어난다.

공식 9%는 실제보다 작을 가능성이 크다. 에너지·청정대기연구센터(CREA)는 날씨를 보정한 기대 발전량과 실제 발전량을 비교해 중국이 상반기에만 401테라와트시를 더 생산할 수 있었다고 분석했다. 스페인과 필리핀의 연간 발전량을 합친 것과 맞먹는다.

이 과잉은 몇 해 전의 부족에서 시작됐다. 2021년과 2022년 중국은 탄광 차질과 가뭄에 따른 수력 감소, 러시아의 우크라이나 침공으로 치솟은 연료 가격이 겹치며 대규모 전력난을 겪었다. 2021년부터의 5개년 계획은 2025년 에너지 생산을 표준석탄 환산 최소 46억 톤으로 잡았지만 실제로는 51억3000만 톤에 이르렀다. 전기가 전체 에너지 사용에서 차지하는 비중은 지난해 30%였고 이번 10년이 끝날 무렵 35%까지 오를 수 있다. 2025년 전력 수요는 처음으로 한 나라 기준 10조 킬로와트시를 넘었다. 보도에 따르면 런위즈 국가에너지국 계획 책임자는 "이전에는 이렇게 높은 성장에 이를 것이라고 예상하지 못했던 놀라운 성과"라고 말했다.

중국은 공급을 한꺼번에 늘리는 방식으로 답했다. 2022년부터 2025년까지 미국 전력 시스템 전체보다 많은 발전 설비를 새로 깔았고, 석탄과 태양광, 풍력, 원자력, 수력을 모두 늘렸다. 같은 기간 해마다 원자로가 10기 이상 승인됐다. 지난해에는 태양광 315기가와트와 풍력 119기가와트를 새로 설치해 둘 다 기록을 세웠고, 올해 상반기 추가분은 태양광 72기가와트와 풍력 39기가와트로 줄었지만 여전히 다른 어느 나라의 한 해 설치량보다 많다. 미할 메이단 옥스퍼드에너지연구소 중국 에너지 연구 책임자는 "중국은 천천히 가지 않는다. 아주 빠르게 가거나 아주아주 빠르게 간다"고 말했다.

AI와 만나는 지점이 여기다. BNEF는 간쑤와 내몽골처럼 쓰는 것보다 많이 생산하는 서부 지역이 2028년까지 중국의 최대 컴퓨팅 거점이 되고, 중국 데이터센터 용량이 앞으로 5년 안에 두 배로 늘어난다고 내다봤다. 광둥성 해안의 산터우는 싱가포르와 잇는 광케이블로 컴퓨팅 용량을 바깥에 내보낸다. 미국에서는 전기요금 부담 탓에 데이터센터 반발이 올해 중간선거의 큰 쟁점이 됐고 여러 주가 신규 개발을 사실상 멈췄다. 메탈은 내몽골 울란차브의 AI 데이터센터 붐을 보도한 바 있다.

부담은 전력망에 남는다. 풍력과 태양광은 이제 중국 발전 설비의 약 절반, 발전량의 약 4분의 1을 차지한다. 전력망을 오가는 전기 넷 중 하나가 구름과 바람에 따라 출렁이는 셈이고, 간헐성이 커질수록 주파수와 전압이 안전 범위를 벗어날 위험도 커진다. 쓰지 못한 재생에너지는 화석연료 발전을 다시 늘렸다. 올해 상반기 석탄 발전 설비 증가분은 최근 10년 상반기 가운데 가장 많았고, 지도부는 석탄을 국가의 평형석이라 부르며 2030년까지 사용 확대를 허용하고 있다. 보도에 따르면 양무이 엠버 분석가는 "풍력과 태양광, 전기차를 늘리는 일은 전환의 쉬운 부분이었다"며 새 시스템이 기존 시스템을 더 직접 압박하는 단계에 들어섰다고 말했다.

해법은 전기를 시간과 공간을 건너 옮기는 설비다. 보도에 따르면 중국남방전망 광둥 지사의 자오리 계획 책임자는 "재생에너지를 전력망에 흡수하는 일이 무엇보다 중요하다"며 "새 에너지는 간헐성과 변동성으로 규정되고, 그래서 전력망 통합이 핵심 과제"라고 말했다. BNEF에 따르면 중국의 배터리 저장 용량은 2025년 말 144기가와트로 나머지 세계를 합친 것보다 많다. 메탈이 확인한 엠버의 7월 16일 분석에 따르면 중국은 2026년 1분기까지 리튬이온 배터리 저장장치를 약 150기가와트 설치했고, 6월에는 2030년 신형 에너지저장 목표를 300기가와트로 올렸다. 올해 1~4월 새로 설치된 용량의 84.7%는 재생에너지 발전소에 딸린 배터리가 아니라 전력망이 직접 운용하는 독립형 배터리였다.

설비보다 느린 것은 운영 방식이다. 엠버에 따르면 독립형 배터리는 2025년 평균 299번 충방전해 2022년의 두 배를 넘었지만 하루 한 번꼴인 국제 기준 연 350회에는 못 미친다. 엠버는 모든 대형 배터리가 연 350회를 채웠다면 2025년에 23테라와트시를 더 옮길 수 있었다고 계산했다. 장쑤성에서 100메가와트 배터리 발전소를 운영하는 마쿠이는 가격 신호 없이 전력망의 지시대로 움직인다. 보도에 따르면 그는 "충전과 방전 시점은 우리가 정하지 않는다. 전력망이 지시하면 계획대로 따른다"고 말했다.

시장 개혁은 걸음마 단계다. 석탄 전력 대부분은 여전히 장기계약으로 팔려 풍력·태양광을 밀어낼 수 있다. 단기 전력거래는 올해 상반기 전체 거래의 12%로 2025년의 4% 남짓에서 늘었고, 6월에는 처음으로 민간 사업자가 송전선 용량 입찰에 참여했다. 정부는 2030년까지 전국 단일 전력시장을 만들겠다는 목표를 내걸었다. 보도에 따르면 벨린다 섀페 CREA 분석가는 "남은 가장 큰 병목은 시스템과 유인 구조를 바꾸는 일"이라며 "장기 방향은 분명하지만 거기에 어떻게 갈지는 훨씬 불분명하다"고 말했다. 3조9000억 달러의 송전선과 배터리가 깔려도 남는 전력이 AI 데이터센터의 경쟁력으로 바뀌려면 그 전기를 언제 누구에게 보낼지를 가격이 정하는 구조가 먼저 서야 한다.