※ AI 산업의 핵심 병목은 ‘칩’에서 ‘전력연계 및 에너지 효율’로 이동 중 (기존 전력망 효율화, 온사이트 발전, 전력 아키텍처, MFU, PUE 등)

AI 산업의 핵심 병목이 전력이 되고 있습니다.
데이터센터에 대한 수요는 넘치고, 지어지고 있는데 데이터센터에서 필요한 전기의 공급이 어려운 상황입니다.

좀 더 정확히 말하면, 전력망(그리드)에 연결시키지 못하는 것으로 현재 미국 AI산업에 있어 가장 시급한 문제는 반도체도 데이터센터도 대규모 발전소도 아닌 바로 ‘어떻게 전기를 데이터센터로 연결’ 할 수 있을까 입니다.

미국에서 지어지고자 하는 데이터센터의 규모는 500GW이상이며, 중복 신청을 제외하더라도 약 180GW 규모의 엄청난 데이터센터 수요가 현실적으로 존재하고 있습니다.
이러한 데이터센터 수요를 위해 전기가 부족하다고 얘기하고 있는데, 발전소가 부족한 것도 아닙니다.
미국 전력망 연계 대기(Interconnection Queue) 용량은 2,600GW를 초과하고 있는 상황입니다. (IEA 자료)
즉, 전력망의 부족으로 2,600GW의 전력이 그리드에 접속이 안되고 있다는 의미입니다.

현재 미국 AI 산업이 가장 절실하게 해결해야 하는 지점은, GPU도 HBM, DRAM 또는 기판, 전력기기도 아닌 바로 ‘어떻게 지금 당장 필요한 전기를 구할 수 있을까’입니다.

이 문제가 해결이 안되면 미국 AI 산업이 지금과 같은 속도로 성장하기 어려운 상황에 봉착한 것입니다.

시장의 많은 참여자들이 왜 삼성전자, SK하이닉스의 실적이 이렇게 좋은데 왜 주가가 오르지 않을까를 고민하고 있지만, 더 큰 안목으로 구조를 보는 투자자라면 AI 산업이 더 성장하기 위해서는 어느 부분이 해결되어야 하는 가를 봐야 하고, 거기에서 투자의 아이디어를 찾아 볼 수 있습니다.
(주식투자에 있어 많은 경우 병목이 초과 수익률 가져다 주곤 합니다.)

이러한 관점에서 전기를 어떻게 연결하고, 부족한 전기를 어떻게 더 효율적으로 사용할지에 대한 부분에 대한 관심이 필요한 시점입니다.

먼저 그리드의 관점에서 보면,
현재 최대의 병목인 그리드(송전망)의 경우 물리적인 한계로 인하여 빠르게 전력망을 증설하기가 어렵습니다.
데이터센터는 2년이면 지어지는데, 송전망은 10년의 시간이 필요하기 때문입니다.

그러면 결국 기존의 전력망을 효율적으로 사용하는 방법이 더욱 중요해 질 것입니다.

1) 계통안정화용(송변전 대체) ESS와 전력 제어 기술을 통한 가상 송전선로(VTL, Virtual Transmission Line) : ESS를 통해 실제 송전망을 추가 건설하지 않고도 기존 송전망의 이용률을 향상시킬 수 있습니다.

2) ESS를 통한 변전소의 잠재 용량 확대 : 피크시간대의 변압기 과부하를 ESS를 통해 완화하여 추가 변전소 증설 없이도 신규 데이터센터의 계통 접속 용량을 늘릴 수 있습니다.

3) VPP(Virtual Power Plant, 가상발전소) : 분산자원을 하나로 묶어 대형 발전소처럼 운영하여 전체 전력망 안정화에 크게 기여할 수 있습니다.

4) EMS(Energy Management System, 에너지관리시스템) 및 DERMS(분산에너지자원 관리시스템)

5) DR(Demand Response, 수요반응)


그리고 데이터센터 내부로 들어오면,
그리드의 의존을 최소화 하며(온사이트발전/BTM 자체발전 강화), 전력효율을 극대화(고전압 DC 전력아키텍처 적용, 칩 가동률 극대화(MFU 등), 데이터센터 PUE 개선 등의 방법들을 통해 자체적으로 전력을 최대한 만들고, 효율적으로 전력을 사용하는 방법들이 더욱 더 중요해질 것입니다.

1) 온사이트발전(마이크로그리드) : BTM PV(태양광발전), ESS, 연료전지, 디젤발전, 가스피커 등 분산자원과 이를 운영하는 솔루션들(AMI, EMS, PMS, DERMS 등)

2) 전력 아키텍처의 변화 : 기존 415V AC 및 OCP의 Open Rack 전력아키텍처에서 ±400V 및 800V DC 전력아키텍처로 (전력 아키텍처가 변화하면서 어떤 소재들이 중요해지는 지? SiC/GaN 전력반도체, 고전압 MLCC, 엔지니어링 플라스틱, 질화규소 AMB 기판 등)

3) 칩 가동률 증가(MFU) : 현재 GPU의 가동률은 30% 수준에 불과합니다. 이 가동률을 50 – 60%로 끌어올리면, 동일한 전력으로 2배의 AI 연산을 할 수 있는 강력한 전력 절감 방법입니다.
(메모리 월 돌파와 칩간 통신 대기 시간을 줄이기 위한 방법들인 HBM4 커스텀 베이스 다이, CXL 메모리 풀링, CPO/실리콘 포토닉스, InP 기판 등)

4) PUE를 개선하는 방법 : 냉각과 배전에서 나가는 전력소모(열 관리)를 줄여 주는 방법으로, 공조 및 열관리 시스템 개선, 액체냉각/액침냉각 적용, 배전망 개선 등이 있습니다.


데이터센터의 전력이 핵심 병목으로 부상할 때 이러한 설비 및 소재, 기술들이 시장의 주목을 받을 수 있습니다.

그리고 개인적으로 현재 AI 산업이 마주한 핵심 병목은 전력 인한 병목과 추론 비중이 늘어나면서 생기는 병목 이 두 가지를 주목하고 있으며, 시간이 나는 대로 이 부분에 대해서 추가적인 글을 게시할 예정입니다.


● 수요는 넘치는데 전기가 막혔다? AI/반도체 주주가 지금 확인할 4가지 지표. (김열매TV, 2026. 10. 28) Part. 1

○ 마이크로소프트가 산 칩을 전기에 꽂지 못하고 있다.

마이크로소프트나 아마존이 주문한 데이터센터용 반도체가 도착했는데, 전기가 들어오지 않아 AI 클라우드에 투입되지 못한 채 재고로 쌓이고 있다는 주장이 있음.

이러한 주장에 대해 지금까지 시장은 대수롭지 않게 생각했지만, 최근 전력 인허가 차질이 이어지면서 우려가 커지고 있음.
우려가 실체가 없는 게 아닌 게, 산타클라라에 6년째 빈데이터센터 건물이 있다는 사례도 나오고 있음.

데이터센터를 지으면서 납기가 긴 전력 설비(지금 주문하면 2031 - 2032년 인도 가능)를 가장 먼저 발주하고, 그 다음 어떤 반도체를 쓸지 설계해야 함.


○ 데이터센터 개발 단계와 병목 지점

긍정적인 점은 2025년보다 올해 투자가 더 공격적이고 짓는 데이터센터의 수도 늘었다는 것.
하지만 늘어난 데이터센터가 예정대로 준공되어 바로 전기가 들어와 가동되느냐는 별개의 문제이며, 완공일과 전력 연결이 모두 조금씩 밀리고 있는 게 현재 상황임.
업계에서는 이를 ‘Warm shell 없다’라고 표현하고 있음.

(데이터센터의 진행과 병목)

Step 1) 부지확보 : 데이터센터를 지을 땅을

Step 2) 파워드 랜드 : 전력 공급을 약정 받았거나 근처 전력 용량에 바로 연결 가능한 땅.
가격이 10 – 20배 뛰었음.

Step 3) 콜드 쉘 : 건물은 완공됐지만 아직 전기가 들어오지 않은 상태.

Step 4) 웰 쉘/파워드 쉘 (현재 최대 병목 구간) : 실제 전력이 연결된 건물.
인허가/건물/칩까지 다 준비됐는데 여기에 전기가 꽂히지 않는 것이 현재 문제임.
하이퍼스케일러는 주로 이 단계 건물을 임대.

Step 5) GPU 탑재/턴키 : 반도체까지 들어간 상태로 통째로 임대.
코어위브 같은 네오클라우드 방식


○ 가디언 탐사보도 : 가동 중인 MS의 AI 칩은 예상의 절반?

영국 가디언이 8월에 낸 탐사기사에 따르면, 데이터센터 건설 규모로 추론하면 MS에서 돌아가야 할 AI칩이 많아야 하는데, 실제 가동 중인 칩은 그 절반 수준으로 보인다는 내용임.

건설 규모로 추정한 가동돼야 할 AI 칩의 수치는 440만 - 640만개인데, 가디언이 추정한 실제 가동 칩은 약 220만 개로 예상치의 절반 수준임.
내부 관계자 전언에 따르면, 지난 1년 동안 가동 칩의 수가 거의 늘지 않았음.

MS는 분명 칩을 샀고(엔비디아 실적에 반영), MS의 설비투자도 계속 늘고 있음.
구매는 정상인데 전기가 안 들어와 가동을 못하는 것이라는 해석임.
이에 MS는 계산 근거가 잘 못됐다고 반박했지만, 어떤 수치가 틀렸는지는 밝히지 않음.

MS 최대 데이터센터이자 오픈 AI가 임대한 위스콘신 Fairwater처럼 가동 시점이 계속 늦어지는 문제가 있는 것으로 보임.
즉, 가동이 안되는 것은 아니라 단지 시간이 늦어진다는 것으로, 이렇게 늦어지는 곳이 많아질수록 ‘산 칩이 어딘가에서 놀고 있을 수 있다’라는 생각을 하게 될 수 있음.


○ 실제로 칩이 놀고 있는 곳 : 산타클라라 디지털 리얼티

디지털 리얼티는 웨퀴닉스와 함께 미국 상장 리츠 중 대표적인 데이터센터 운영사임.

2019년에 전력 공급을 신청하고 건물도 다 지었지만, 여전히 전력이 들어오지 않고 있음.
현재 계획은 2028년 이전에 전력을 연결하는 것임.

전력 부족, 인허가 지연 논란이 커지면서 이런 지역이 늘어날까 시장은 걱정하고 있음.


○ ‘시차’의 문제와 온사이트 발전

속도의 불일치가 원인이며, 앞으로 이 시차가 더 벌어질지 좁혀 질지가 관건임.
데이터센터 건설에는 약 2년이 걸리며, 짓기 전에 먼저 전력 인허가를 신청하고 경쟁적으로 속도전을 통해 빠르게 짓고 있음.

이에 비해 그리드 연결은 5 - 10년이 걸림. 전력이 들어오는 속도가 건물이 완성되는 속도를 따라가지 못하고 있음.

외부 송전망은 5 – 10년 걸리기 때문에 빅테크들은 데이터센터 전용 발전소를 직접 짓는 방향으로 전환하고 있음.
그 결과 ESS 수요가 증가하고, 블룸에너지에 연료전지 주문을 늘리고 있음.

송전망 건설 차질에 더해, 온사이트 발전에 대한 반대 여론도 커지고 있는 중임.
지금 시장의 최대 화두는 전력 확보로 “전력이 병목”임.

https://www.youtube.com/watch?v=bZC26UPkONs&t=124s

● 수요는 넘치는데 전기가 막혔다? AI/반도체 주주가 지금 확인할 4가지 지표. (김열매TV, 2026. 10. 28) Part. 2

○ 숫자로 보는 전력 병목

미국 전역 데이터센터를 위한 전력 신청은 500GW 이상.
텍사스(ERCOT) 한 곳의 전력 신청 규모가 400GW 이상.
실제 지어질 것으로 추정되는 데이터센터의 전력 규모는 약 180GW. (컬럼비아대 논문)
2025년 말 미국 상업용 데이터센터 전체의 전력 규모는 50GW.
텍사스에서 건설 중인 전력 규모는 12.8GW.
2026년 송전 승인 용량은 9.5GW. (텍사스)
상반기 신규로 실제 가동되는 용량은 4GW. (텍사스)


텍사스는 에너지가 풍부한 지역이지만, 모든 노력을 다해도 신청 용량을 맞출 수 없음.
신청은 400GW가 넘는데 올해 승인은 10GW도 되지 못함.
상반기에 실제 전기가 꽂혀 새로 돌아간 것은 4GW 미만으로, 하반기에 더 많은 데이터센터가 준공 예정이라 전력 차질은 자명함.

착공 중, 완공 예정 숫자와 실제 가동 사이의 시차가 점점 벌어지는 것이 문제임.

빅테크뿐 아니라, 사모펀드, 코어위브 같은 네오클라우드까지 너도나도 뛰어들어 시장 규모 파악이 어려움.
이들은 송전망을 끌어와야 하므로 연결이 안 되면 완공분이 가동되지 못할 가능성이 커짐.


○ 500GW의 정체 : 중복 신청과 ‘스펙 개발’

1) 왜 허수가 생기나?

컬럼비아대 교수의 논문을 보면 500GW 넘는 데이터센터 신청 중 실제 지어질 용량을 약 180GW인 30% 수준으로 추정하고 있음.
이유는 전력 병목이 너무 분명하기 때문에, 개발사들은 여러 곳에 중복 신청하고 있기 때문임.
예를 들면, 5조원의 예산을 정해두고 어디가 먼저 전기가 들어올지 모르니 여러 군데 신청부터 하는 것임.


2) 그럼에도 성장은 계속될 것.

180GW만 지어져도 2025년 말 미국 상업용 데이터센터 50GW의 3 – 4배 규모로 2032년까지 계속 지어야 하는 규모임.

텍사스에서 건설 중인 12.8GW만으로도 연평균 30%이상 성장이 가능하고, 반도체는 여전히 공급이 수요보다 크게 부족한 상황임.


3) 시장이 진짜 걱정하는 것.

500GW 허수가 180GW로 맞춰지는 동안, 땅을 산 사람, 전력 장비를 발주한 사람이 있을 텐데 이것들이 취소 되는 과정에서 노이즈가 발생할 수 있음.

전력 회사들이 지금 확약해 줄 수 있는 건 일부 뿐.
텍사스 400GW는 확정 수요가 아니므로, 이를 전제로 공격적으로 설비 투자를 계획한 곳은 눈높이를 낮춰야 함.

2028 – 2029년 공백 구간에 대한 우려가 있음.
전기가 늦게 들어오면 중간에 칩이 놀아야 하고, 그 동안 가격을 올려가며 속도전으로 칩을 사던 수요처가 천천히 살 수 있음.


(스펙 개발 / 고스트 프로젝트)
스펙 개발은 Speculative, 즉 투기적 개발의 줄임 말임.
부동산 업계의 오래된 전략으로, 임차인이나 매수자가 정하지 않고 먼저 짓는 방식임.
2021 - 2022년에 데이터센터에 투자한 이들이 몇 배를 벌었고 임대료도 오르는 중이라 다수가 이 방식에 뛰어들었음.

미국 언론은 이를 ‘고스트 프로젝트’라고 부름.
전력 용량이 근처에 있다는 이유만으로 땅을 10 - 20배에 산 쪽이 타격을 받을 수 있고, 이런 프로젝트들이 중복 신청 후 전력 지연을 겪으면 취소, 지연이 늘어 반도체 전력기기 주가 전망을 흔들게 됨.


○ 진짜 위험은 ‘생전 처음 하는’ 개발사

문제는 AI를 낙관하는 사람이 너무 많고, AI 데이터센터가 돈을 너무 잘 벌 때, 원래 하던 사람이 아니라 처음 해보는 사람들이 개발에 뛰어든다는 게 문제임.

현재 미국 데이터센터 개발에서 에퀴닉스, 디지털 리얼티 같은 베테랑이 아닌 첫 개발 기업이 절반 이상임.
건설사를 예로 들면, 아파트 사이클을 여러 번 겪은 대형 건설사는 쉽게 망하지 않지만, 처음 들어온 소형 시행사는 그렇지 않은 것과 비슷한 구조임.
이들은 규모를 지나치게 크게 잡고, 빅테크와 임대차 계약도 없이 착공하고 있음.

빅테크가 문제가 아니라, 전력 인허가도 늦고 사모(남의 돈)으로 들어온 신생 개발사가 금리 상승 구간에서 어려움을 겪을 수 있음.
이들도 전력 장비를 발주했을 수 있으므로, 실적이 매우 좋은 GE 버노바 주가가 조정 받는 이유로 연결될 수 있음.


○ 역설 : 전력이 막힐수록 기존 데이터센터는 더 잘 번다.

신규 인허가가 막히면 이미 지어진 곳은 임대료를 올려도 서로 쓰겠다고 줄을 섬.
미국 데이터센터 공실률은 1.4%로 사실상 공실이 없음.
지금부터 빨리 짓고, 전기만 들어오면 “확실히 돈이 되는” 사업임.

상업용 부동산 컨설팅 1위인 CBRE는 공급을 세 배로 늘렸는데도 공실이 내려가는 산업은 처음 본다고 평가하였음.

올해 상반기 북미 데이터센터는 모든 규모에서 임대료가 가파르게 올랐고, 부동산 인프라 중 상승폭이 최고였음. 두 배가 오른 사례도 있음.

(병목이 풀리면)
공급이 쏟아지면 임대료가 내려가야 함.
빅테크가 자체 발전소까지 지으면서 지금 임대료가 유지될지 의문.

(병목이 계속되면)
짓고 있는 프로젝트에 문제가 생김. 양쪽 모두 걸려 있는 장비, 반도체 업체는 혼란이 지속.

(낙관만 보면)
데이터센터 임대료가 저렇게 오르니 반도체 가격도 계속 오르겠네

(비관만 보면)
줄줄이 대기 중인데 재고만 쌓인다. MS조차 산 칩을 못 돌리는데 계속 빠르게 주문할까?

이러한 이유들로 AI 데이터센터 관련 시장은 낙관과 비관 속에서, 당분간 오르락내리락을 반복될 것.


○ 네오클라우드, 중간선거, 빅테크의 프로젝트 취소

1) 네오클라우드 (코어위브 등)

가동 중인 설비는 이익률이 좋지만, 매출이 계단식으로 성장하려면 신규 데이터센터에 전기가 들어와 빠르게 임대되어야 함.
신규 지연은 상당한 리스크임.
전력 병목이 해소되어야 추가적인 성장이 가능한 구조임.


2) MS의 영국 엔스케일(Nscale) 프로젝트 취소

GPU 23,000개가 들어갈 예정이던 프로젝트를 MS가 최소 했는데, 이유는 그때까지 전기가 들어오지 않을 것으로 판단했기 때문.
MS가 투자를 의도적으로 줄인다는 것이 아니라, 전기가 없기 때문에 불가피하게 프로젝트가 취소된 것임.

아마존도 마찬가지로, 충분한 전기 전엔 실제 가동이 늦어질 수 있지만, MS/아마존 모두 투자는 늘린다는 방침임.


3) GE 버노바 : 회사는 좋은데 주가는 왜 빠지나

GE 버노바는 2031년까지 주문이 꽉 차 있으며, 주문하려면 25%의 선수금을 먼저 내야 할 정도임.

문제는 이미 풀캐파로 주문이 나가 있어 시장 기대를 넘는 신규 수주가 나오기 어렵다는 점임.


○ 반도체의 전망은?

전력이 앞으로 늘어날 것이라는 기대가 생기면, 즉 ‘전기만 들어오면 데이터센터를 충분히 지을 수 있고 수요도 있다’는 확신이 생기면 그때부터 반도체가 안정을 찾을 것.

빅테크의 재무제표에서 건설 중인 자산이 늘어나는 중임.
Capex로 짓는 데이터센터는 완공 전까지 매출을 만드는 자산이 아니라 건설 중 자산으로 잡힘.

건설 중 자산이 얼마까지 늘어나는지, 그리고 예정 스케줄대로 가동되어 클라우드/AI 매출로 전환되는지를 주목해 봐야 함.


○ AI는 한 시즌으로 끝나는 산업이 아님.

시즌 1. 엔비디아 GPU 사이클.

시즌 2. (현재) 데이터센터, 오픈AI, claude 등이 만든 2차 사이클로 전력 부족이 이 시즌의 한계를 보여주고 있음.

시즌 3. 전력 문제와 정치적 문제가 해결되고 에너지 가격이 내려가야 열릴 수 있음.


시즌 2와 시즌 3을 구분해야 하는 이유는 전력 부족 때문임.
계획이 아무리 많아도 전기가 없으면 다음 단계로 갈 수가 없음.

시즌 2의 종료에 문제가 되는 곳은 빅테크가 아니라 신생 개발사들임.
이들이 남의 돈을 끌어 쓰는 곳이 사모 시장이므로 사모대출, 사모펀드를 주목해야 함.


○ 결론

현재 가장 비싼 자원은 “전기가 들어오는 건물”임.
이미 가동 중인 데이터센터는 문제가 없지만, 신규 가동 차질이 길어지고 지연 프로젝트가 늘어난다면 전력 산업과 그 다음에 투입될 반도체에 대한 걱정도 일리가 있는 단계임.