삼성·SK·호남 반도체 최종 전력수요 21GW…SK·GS AIDC 목표 17.4GW
사업 진행 수준 반영한 2040년 중심 시나리오는 22.4GW
설비예비율 22% 적용하면 필요 발전설비 27.3GW
제11차 전기본 원전 배분비중 적용 시 원전 9.3GW 규모
[더파워 이경호 기자] 삼성전자와 SK하이닉스의 반도체 클러스터, 대규모 인공지능(AI) 데이터센터 투자가 국내 중장기 전력수요를 끌어올릴 요인으로 꼽혔다. 주요 반도체와 AI 데이터센터 사업의 진행 수준을 반영하면 2040년 산업 전력수요가 중심 시나리오 기준 22.4GW에 이를 것이란 분석이다.
26일 교보증권은 보고서를 통해 삼성전자 용인 국가산업단지와 SK하이닉스 용인 일반산업단지, 호남 반도체 클러스터의 최종 전력수요를 총 21GW로 추정했다. 삼성전자 용인 9GW, SK하이닉스 용인 6GW, 호남 반도체 클러스터 6GW다.
SK하이닉스 용인클러스터 전경.
SK와 GS가 추진하는 AI 데이터센터의 구축 목표를 합산한 전력수요는 17.4GW다. SK의 장기 AIDC 구축 목표가 15GW, GS 동해 AIDC가 2.4GW로 반도체와 AIDC의 최종 목표를 모두 더하면 38.4GW다.
보고서는 후속 투자와 전력공급 인프라 확보 수준을 반영해 2040년 전력수요를 하방 9.7GW, 중심 22.4GW, 상방 38.4GW로 나눴다. 중심 시나리오는 반도체 15GW와 AIDC 7.4GW로 구성됐다.
삼성전자 용인 국가산단은 2040년 중심 시나리오에 6GW가 반영됐다. 초기 3GW는 발전공기업 3사가 각각 약 1GW 규모의 LNG 복합발전소를 구축하는 방식으로 공급하고, 이후 기존 송전선로 용량 확대와 계통 보강을 통해 2035년까지 누적 약 6GW의 공급 기반을 확보하는 계획이다.
지난 8월 정부와 한전, 삼성전자가 2단계 전력공급 협약을 체결했고 2035년 공급 목표에서 2040년까지 약 5년의 기간이 있다는 점이 6GW 반영의 근거로 제시됐다. 최종 9GW까지 확대하려면 동해안과 중부권 발전력을 용인으로 공급하는 추가 장거리 송전망 구축이 필요하다.
SK하이닉스 용인 일반산단은 중심 시나리오에 최종 목표인 6GW가 반영됐다. 초기 약 3GW는 신안성변전소와 동용인변전소를 연결하는 송전선로가 지난 7월 준공되면서 전력공급 기반이 확보됐다.
후속 약 3GW 공급을 위해서는 추가 계통 구축이 필요하다. 지방도 318호선 하부에 전력망을 공동 구축하는 방식과 신원주~동용인 345kV 송전선로, 후속 팹 투자계획 등이 2040년 6GW 수요를 산정하는 근거로 반영됐다.
호남 반도체 클러스터는 최종 목표 6GW 가운데 3GW가 중심 시나리오에 포함됐다. 정부와 한전은 2029년부터 초기 팹에 전력을 공급하기 위해 약 3GW 규모의 1단계 전력공급설비를 구축할 계획이다.
초기 개발부지에 삼성전자와 SK하이닉스 팹 2기를 배치하는 방안과 1단계 전력공급계획을 토대로 3GW가 반영됐다. 6GW까지 확대되는 상방 시나리오는 후속 팹 투자와 추가 송전선로·변전설비 구축을 함께 전제로 했다.
AI 데이터센터에서는 SK AIDC 5GW와 GS 동해 AIDC 2.4GW가 중심 시나리오에 들어갔다. SK는 울산에서 AWS와 103MW 규모 AIDC를 건설하고 있으며 2027년 41MW를 우선 가동한 뒤 2029년 전체 가동을 목표로 하고 있다.
NVIDIA와는 최대 2GW 규모 AI 팩토리 구축을 추진하고 있고 Anthropic과 국내 GW급 AIDC 구축 협력을 진행하고 있다. OpenAI와도 서남권 AI 데이터센터 공동 개발·건설·운영을 위한 협의를 이어가고 있다.
SK가 별도로 제시한 1단계 구축 목표를 반영해 2040년 중심 시나리오에는 5GW가 적용됐다. 장기 목표인 15GW 가운데 추가 10GW는 개별 사업지와 고객, 계통계획의 구체화 수준을 감안해 상방 시나리오에 포함됐다.
GS 동해 AIDC는 2.4GW가 중심 시나리오에 반영됐다. 1단계 1.2GW 가운데 첫 100MW는 건축허가와 전력계통영향평가 등 주요 행정절차를 마쳤으며 2028년 하반기 준공을 목표로 하고 있다.
GS는 1단계 투자비로 약 15조원을 제시했고 약 20%를 자기자본, 나머지를 프로젝트파이낸싱(PF) 등으로 조달할 계획이다. 기존 송·변전 인프라와 신규 송전망 구축계획, 글로벌 고객과의 임차 협의 등이 2.4GW 전망에 반영됐다.
이를 종합한 2040년 중심 시나리오의 산업 전력수요는 삼성전자 용인 6GW, SK하이닉스 용인 6GW, 호남 반도체 3GW, SK AIDC 5GW, GS 동해 AIDC 2.4GW 등 총 22.4GW다.
삼성전자, 플랙트그룹 HVAC 생산라인 착공/연합뉴스
여기에 제7차부터 제11차 전력수급기본계획까지 유지된 장기 설비예비율 22%를 적용하면 필요한 발전설비는 약 27.3GW로 계산된다.
발전원별 배분에는 제11차 전력수급기본계획의 신규 필요설비 구성이 적용됐다. 제11차 전기본은 신규 필요설비 10.3GW 가운데 대형원전 2.8GW와 i-SMR 0.7GW 등 3.5GW를 원전으로 배분해 원전 비중을 약 34%로 잡았다.
이 비중을 적용하면 중심 시나리오의 원전 규모는 9.3GW다. 원전 내에서 대형원전과 i-SMR의 비중을 80대20으로 나누면 대형원전 7.4GW, SMR 1.9GW로 산출된다.
APR1400 1기당 1.4GW와 SMR 모듈당 170MW를 적용하면 대형원전 약 5기와 SMR 약 11모듈에 해당한다. 같은 방식으로 하방 시나리오는 원전 4.0GW로 대형원전 약 2기와 SMR 5모듈, 상방 시나리오는 15.9GW로 대형원전 약 9기와 SMR 19모듈 규모다.
기존 원전의 이용률 개선과 계속운전은 기존 설비에서 발전량을 늘리거나 공급능력을 유지하는 방식으로 제시됐다. LNG는 제11차 전기본상 2025년 47.3GW에서 2030년 58.8GW로 11.5GW 증가하지만 같은 기간 석탄 설비가 9.1GW 감소해 두 발전원의 합산 설비 증가는 2.4GW다.
송전망 구축 일정도 산업 전력수요 현실화의 주요 변수로 꼽혔다. 기존 송전선로 용량 증대와 계통 보강에는 총 3~5년, 신규 송전선로 구축에는 7~13년이 소요될 수 있다는 분석이다.
과거 북당진~신탕정 송전선로는 주민 반대와 인허가 문제로 약 13년 지연됐고 동해안~신가평 HVDC와 당진화력~신송산 송전선로도 각각 약 5년6개월과 7년6개월 늦어졌다. 반도체 후속 팹 투자와 AIDC 구축뿐 아니라 각 사업지의 송전망과 전력공급 인프라 구축 일정이 실제 전력수요 규모를 결정하는 요인으로 제시됐다.
원전 밸류체인에서는 두산에너빌리티와 한전기술, 한전KPS 등이 관련 기업으로 거론됐다. 두산에너빌리티는 대형원전 주기기와 SMR 기자재, 한전기술은 신규 원전 설계, 한전KPS는 원전 가동 확대와 계속운전에 따른 정비 수요와 연결된다.
이상호 연구원은 반도체 후속 팹 투자와 AIDC 고객 계약, 자금조달, 송전망 구축을 향후 산업 전력수요 현실화의 핵심 변수로 제시했다.
