‘전력망 대란’ 뚫을 해결책… AI 데이터센터에 ‘연료전지’ 40조 원 거대 시장 우뚝

글로벌 인공지능(AI) 시장의 지배권을 쥐기 위한 전 세계 빅테크 기업들의 초대형 데이터센터 건설 랠리가 가혹한 ‘전력망 동맥경화’ 부침을 유발하는 가운데, 혼잡한 공공 전력망의 장벽을 우회해 현장에서 전력을 직접 생산할 수 있는 ‘연료전지(Fuel Cell)’ 시장이 천문학적인 자본을 빨아들이며 에너지 안보의 핵심 대안으로 급부상하고 있다.
28일(현지시각) 글로벌 에너지 전문 매체 오일프라이스(Oilprice.com)가 인용한 정밀 리서치 기관 리스태드 에너지(Rystad Energy)의 보고서에 따르면, AI 컴퓨팅 수요가 전력 생태계의 판도를 완전히 바꾸어 놓으면서 글로벌 연료전지 시장 매출은 오는 2030년까지 무려 300억 달러(약 46조 1,000억 원) 규모로 폭발할 전망이다.

불과 지난해인 2025년 기준 시장 규모가 약 28억 달러 선에 머물렀던 것과 비교하면 불과 5년 만에 10배 이상 껑충 뛰어오르는 전대미문의 수직 상승세다.


글로벌 금융가와 빅테크 진영이 이처럼 현장 발전 연료전지 포트폴리오로 급격히 노선을 꺾은 배경에는 미국의 심각한 전력 인프라 낙후 문제가 자리 잡고 있다.
미국 전력망의 상호 연결 승인 타임라인은 지난 2015년 이후 무려 3배 이상 늘어났으며, 대용량 전력이 필요한 대형 데이터센터 프로젝트의 경우 송전선 한번 연결하는 데 최소 3년에서 최장 6년의 가혹한 지연 부침을 겪고 있다.

결국 폭증하는 AI 연산 용량을 조기에 출하하기 위해 애가 탄 운영사들은 전력망의 족쇄를 과감히 버리고 공장 직판 방식인 ‘현장 전용 발전’을 택했다. 이미 오라클(Oracle), AEP, 이퀴닉스(Equinix), 브룩필드(Brookfield) 등 자본력을 쥔 메이저 진영이 장기 프레임워크 대량 계약 도장을 찍으면서 확보된 확정 주문 목록만 이미 약 9기가와트(한국 대형 원전 9기 분량) 규모에 달한다.

리스태드 에너지는 오는 2026년부터 2030년까지 데이터센터의 누적 연료전지 수요가 10.4기가와트에 수렴할 것이며, 2030년 시점 미국 전체 데이터센터 생산 용량의 무려 40%가 공공 전력망 연결 없이 100% 독자적인 현장 전력 생산 시스템으로 구동될 것이라 정밀 모델링했다.

연료전지는 거대 가스 발전소를 짓거나 송전탑을 건조하는 것보다 배치 속도가 압도적으로 빠르다. 현재는 천연가스를 투입해 가동 엔진을 돌리고, 향후 공급망이 성숙화되면 바이오가스, 재생 천연가스(RNG), 청정 수소로 유연하게 연료 조합을 전환할 수 있어 서방 당국의 탄소 배출 규제 장벽을 넘기에도 최적화된 해결책이다.
특히 북미 대륙은 가혹한 전력망 지연 리스크와 인플레이션 감축법(IRA) 등 연방 세금 혜택, 탄탄한 국내 부품 공급망이 결합하면서 전 세계 데이터센터 현장 연료전지 용량의 무려 91%를 독점 점령할 것으로 공시됐다.


라인 만 베르크스마(Lein Mann Bergsmark) 리스태드 에너지 청정기술 공급망 연구 부사장은 “전력 확보 가능 여부가 이제 AI 데이터센터 성장의 절대적인 생존 한계선이 되었다”며 “연료전지는 틈새 기술 영역을 완전히 탈피해 기업 전력의 주류 핵심 비중으로 완전히 안착했다”고 설명했다.

그러나 이처럼 눈부신 300억 달러 시장의 하류 공급망에는 치명적인 자원 무기화 부침이 도사리고 있다.
24시간 끊임없이 구동되어야 하는 데이터센터의 특성상 항상 일정 전력을 뿜어내는 고체산화물 연료전지(SOFC) 기술이 고정식 납품의 53%를 차지하며 시장을 지배 중인데, 이 눈에 보이는 계약 파이프라인의 거의 100%를 미국의 블룸 에너지(Bloom Energy)가 독점 포섭하고 있다.

독점 체제는 고스란히 핵심 원자재의 병목 현상으로 전이됐다. 블룸 에너지의 기술 공정은 전해질 화학 성분의 핵심 코어인 희귀 금속 ‘스칸듐(Scandium)’에 전적으로 의존한다.

블룸 에너지가 계획 중인 대대적인 공장 확장을 100% 가동할 경우, 이들이 요구하는 이론적 스칸듐 수송량은 현재 연간 약 60톤 규모로 추산되는 전 세계 전체 시장 유동성 총량에 육박하게 된다.

가장 위험한 경고등은 전 세계 스칸듐 공급망의 절대적인 지배권을 다름 아닌 ‘중국’ 정부가 쥐고 있다는 사실이다. 미·중 관세 전쟁의 포화 속에서 서방의 AI 안보 주권이 다시 한번 중국의 자원 통제 장벽에 갇힐 위기에 처한 것이다.

이에 따라 스칸듐 노출이 없는 대체 전해질 조합 기술을 쥔 경쟁사들이 틈새 마진을 파고들고 있으며, 리스태드 에너지는 2030년까지 시스템의 제조 단가가 20~25%가량 떨어질 청신호가 켜졌으나 이는 일부 핵심 부품만이 아닌 시스템 전체의 비용 절감 자강론에 달려 있다고 꼬집었다.

2026년 하반기 테크 패권의 심장인 AI 컴퓨팅 파워를 사수하기 위해 청정 전력 주권을 확보하려는 글로벌 금융 자본가들과 자원 카르텔의 처절한 서바이벌 매수 전장에 전 세계 투자자들의 매서운 이목이 집중되고 있다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com