[AI MEMO] 美 데이터센터 급증에 전기요금 부담 확대, 전력망 확충 비용 분담 쟁점

데이터센터 확산에 따른 미국 가정용 전기요금 상승
전력회사 소유구조·전력 공급 여건별 요금 영향 차이
전력망 확충 비용 전가 우려 및 사업자 부담 확대 필요

본 연구 기사는 유럽 경제 연구소 The Economy의 연구위원(Fellow)들이 작성한 The Economy Review 시리즈 기고문을 한국 시장 상황에 맞춰 재구성한 글입니다. 본 시리즈는 최신 기술-경제-정책 이슈에 대해 연구자의 시각을 담아, 일반 독자들에게도 이해하기 쉽게 전달하는 것을 목표로 합니다. 기사에 담긴 견해는 집필자의 개인적인 의견이며, The Economy 또는 집필자의 소속 기관의 견해와 일치하지 않을 수 있습니다.

미국에서 데이터센터 건설이 급증하면서 가계 전기요금 부담을 둘러싼 논란이 확산되고 있다. 인공지능(AI) 산업 성장으로 전력 수요가 빠르게 늘어나는 가운데 데이터센터에 필요한 전력망 확충 비용까지 일반 소비자가 부담하고 있다는 우려에서다. 미국 에너지정보청(EIA)에 따르면 미국 가정의 평균 전기요금은 2020년 킬로와트시(kWh)당 13.15센트에서 지난해 17.30센트로 약 31.6% 상승했다. 특히 데이터센터가 밀집한 버지니아주에서는 전기요금 인상의 주요 원인으로 데이터센터가 지목된다. 그러나 최근 연구에 따르면 데이터센터가 가계 전기요금에 미치는 영향은 지역별 전력 공급 여건과 전력회사 운영 방식에 따라 크게 달랐다.

전기요금 인상 원인 놓고 엇갈린 분석

미국의 전기요금 상승 원인을 놓고 전문가들의 견해는 엇갈린다. 지난해 학술지 'The Electricity Journal'에 발표된 연구는 연료비 상승과 이상기후, 전력망 노후화를 주요 원인으로 지목했다. 데이터센터를 포함한 전력 수요 증가가 요금 인상을 주도했다는 명확한 근거는 확인되지 않았다는 분석이다. 반면 하버드로스쿨은 지난해 3월부터 전력회사들이 빅테크 기업의 전력 공급 비용을 일반 소비자에게 전가하고 있다고 주장해 왔다. 이러한 논쟁 속에서 가계의 전기요금 부담은 빠르게 늘고 있다. 미국 소비자 전문매체 컨슈머리포트(Consumer Reports)가 연방정부 자료를 분석한 결과, 지난해 미국 가정용 전기요금은 7.1% 올라 물가상승률의 두 배를 웃돌았다. 일부 주에서는 상승률이 20%를 넘었다. 같은 해 11월 성인 2,146명을 대상으로 실시한 조사에서도 응답자의 78%가 신규 데이터센터 건설에 따른 전기요금 인상을 우려했다.

데이터센터의 전력 수요 증가가 반드시 요금 인상으로 이어지는 것은 아니다. 잉여 전력이 충분한 지역에서는 신규 수요가 발생하더라도 추가 전력 확보에 따른 부담이 크지 않다. 오히려 전력 사용량이 늘면서 고정비가 더 많은 사용량에 분산돼 평균 요금이 낮아질 수도 있다. 반면 전력 공급이 부족한 지역에서는 비싼 전력을 추가로 구매하거나 전력망을 확충해야 해 관련 비용이 소비자에게 전가될 가능성이 크다. 이 같은 부담은 데이터센터의 막대한 전력 소비량과 맞물려 있다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면, 100메가와트(MW) 규모의 하이퍼스케일 데이터센터 한 곳은 약 10만 가구와 맞먹는 전력을 소비한다. 로런스버클리국립연구소는 2028년 데이터센터가 미국 전체 전력 사용량의 최대 12%를 차지할 것으로 내다봤다. 실제로 펜실베이니아주립대 디킨슨로스쿨은 지난 7월 펜실베이니아주에서 전력 인프라 확충에 따른 초기 비용을 모든 소비자가 분담하고 있으며 대형 전력시장인 PJM의 도매 전력가격도 상승하고 있다고 설명했다.

데이터센터 증설이 가정용 전기요금에 미친 영향

그러나 전기요금이 올랐다는 사실만으로 데이터센터의 영향을 단정하기는 어렵다. 컨슈머리포트에 따르면 버지니아주 매너서스의 한 주민은 지난해 12월 약 100달러(약 13만원)였던 전기요금이 올해 1월 281달러(약 37만원)로 급등했다고 밝혔다. 그러나 겨울철 난방 수요와 계절별 요금제, 연료비 조정요금 등이 복합적으로 작용할 수 있어 고지서 금액만으로는 전력 사용량 증가와 요금 단가 상승을 구분하기 어렵다. 이에 컬럼비아대와 보코니대, RFF-CMCC 유럽환경경제연구소 연구진은 신규 데이터센터가 집중된 지역과 그렇지 않은 지역의 요금 변화를 비교했다. 연구진은 2015~2024년 미국 내 약 1,200개 전력 공급지역의 전기요금과 운영 중인 데이터센터 약 2,700곳의 입지 정보를 비교·분석해 지역별 차이를 살폈다. 전기요금이 주나 카운티가 아닌 전력회사 공급구역별로 결정된다는 점을 고려한 것이다.

분석의 핵심은 데이터센터 건설의 지역별 편차에 있다. 2021~2024년 미국에서 가동을 시작한 신규 데이터센터는 연평균 216개로 2015~2020년보다 70% 증가했다. 민간 건설투자도 연간 약 180억 달러(약 24조원)로 이전 평균의 두 배를 웃돌았다. 그러나 건설이 일부 지역에 집중되면서 전력 공급지역의 절반 이상에서는 10년간 신규 데이터센터가 한 곳도 들어서지 않았다. 반면 북부 버지니아의 전력회사 관할지역에서는 신규 데이터센터가 290곳 이상 늘어난 것으로 나타났다. 이러한 지역별 격차는 데이터센터 건설 여부에 따른 전기요금 변화를 비교할 수 있는 근거가 됐다. 하지만 단순히 데이터센터가 많은 지역과 적은 지역의 전기요금을 비교하는 것만으로는 인과관계를 파악하기 어렵다. 데이터센터 사업자들이 토지 가격과 고객 접근성, 전기요금 추세 등을 고려해 입지를 선정하기 때문이다. 이에 연구진은 AI 확산 이전부터 구축된 광섬유 통신망의 지역별 비중을 분석에 활용했다. 광섬유망이 잘 갖춰진 지역일수록 데이터센터가 들어설 가능성이 높다는 점에 주목해 2021년 이후 건설투자 급증 전후의 전기요금 변화를 비교한 것이다. 기존 광섬유망이 데이터센터 입지에는 영향을 미치지만, 전기요금에는 직접적인 영향을 주지 않는다는 가정에 따른 분석이다.

그 결과 2021년 이전에는 광섬유망 구축 수준과 관계없이 두 지역 모두에서 실질 전기요금이 하락세를 보였다. 그러나 데이터센터 건설이 급증한 이후에는 지역별 전기요금 흐름이 엇갈렸다. 신규 데이터센터가 집중된 지역에서는 전기요금이 상승세로 돌아선 반면 건설이 적었던 지역에서는 하락세가 이어졌다. 연구진은 이러한 차이를 토대로 데이터센터의 영향을 추정했다. 분석 결과 데이터센터가 한 곳 추가될 때마다 가정용 전기요금은 kWh당 0.182센트 상승하는 것으로 추정됐다. 데이터센터가 10곳 늘어나면 가정용 전기요금은 분석기간 평균보다 약 13% 높아졌으며 약 24㏊ 부지에 들어서는 평균 규모의 하이퍼스케일 데이터센터 한 곳은 약 4%의 요금 상승 효과를 유발했다. 산업용과 상업용 전기요금도 올랐지만 가정용 요금의 상승폭은 절대금액 기준 30~40% 더 컸다. 이러한 요금 상승은 전력 수요 증가에 따른 설비투자 비용과 밀접하게 연관된 것으로 분석됐다. 데이터센터 한 곳이 추가되면 전력 소비가 집중되는 여름철 최대 전력 수요가 약 34MW 증가하는 것으로 나타났다. 이에 따른 전력회사의 배전망 관련 지출도 약 1,160만 달러(약 155억원) 증가할 것으로 추산된다. 이는 전력회사가 신규 수요에 대응하기 위해 투자한 비용이 일정 기간을 거쳐 소비자 전기요금에 반영되는 구조다.

전력회사 운영 방식 따라 요금 부담 차이

데이터센터 건설에 따른 전기요금 상승폭은 전력회사의 소유구조와 지역별 전력 공급 여건에 따라 차이를 보였다. 협동조합이나 지방자치단체, 주정부가 운영하는 비영리 전력회사의 공급지역에서는 가정용 전기요금에 미치는 영향이 거의 없었다. 연구진은 이들 전력회사가 사용량에 따라 부과하는 요금보다 고정요금에 상대적으로 많이 의존하기 때문일 수 있다고 분석했다. 기존 전력 공급 능력도 주요 변수로 작용했다. 데이터센터 건설이 급증하기 전부터 잉여 전력을 확보한 지역에서는 요금 상승폭이 작았지만, 전력 수요 변화에 따라 요금이 민감하게 움직였던 지역에서는 상승폭이 전체 평균의 두 배를 넘었다. 소매 전력시장에서 경쟁이 활발한 일리노이·오하이오·텍사스주에서는 요금 상승 효과가 약 44% 작았으나 추정치의 정확도는 상대적으로 낮았다.

데이터센터와의 물리적 거리가 멀다고 해서 전기요금 상승의 영향에서 벗어나는 것은 아니다. 전력회사들이 여러 주에 걸친 도매 전력시장에서 전기를 구매하기 때문이다. 펜실베이니아주가 속한 PJM 전력시장에서는 용량시장 경매 가격에 상한을 두기로 합의한 이후에도 수요 증가에 따른 도매가격 상승이 이어지고 있다. 한편 미국 전역의 전기요금 상승을 데이터센터만으로 설명하기는 어렵다는 반론도 제기된다. 그러나 지역별 비교 분석에서는 2021년 이후 데이터센터 건설이 집중된 지역과 그렇지 않은 지역의 요금 흐름이 뚜렷하게 갈렸다. 이는 전국적인 전기요금 상승에 데이터센터 밀집지역이 상당한 영향을 미쳤을 가능성을 뒷받침한다. 그러나 데이터센터 건설이 적은 지역에서는 연료비와 이상기후, 전력망 노후화 등이 여전히 주요 요인으로 작용하는 만큼 지역별 여건을 구분해 판단할 필요가 있다.

데이터센터 전력망 확충 비용 분담이 핵심 과제

이처럼 데이터센터의 전력 수요 증가가 가계 부담을 키울 수 있다는 우려가 제기되면서 전력망 확충 비용을 누가 부담할지가 주요 정책 과제로 떠오르고 있다. 이에 발전·송배전 설비를 확충하고 데이터센터의 전력 사용시간을 탄력적으로 조정하는 한편 대규모 전력 수요자에게 별도 요금제를 적용해야 한다는 지적이 나온다. 데이터센터 건설에 따른 전력망 확충 비용을 해당 사업자가 부담하도록 해 일반 소비자에게 전가되는 비용을 줄이자는 취지다.

미국 주정부들도 관련 제도 정비에 나섰다. 정책·입법 정보업체 멀티스테이트(Multistate)에 따르면 올해 30개 이상의 주에서 데이터센터 관련 법안 300건 이상이 발의됐다. 관련 법안은 신규 건설의 한시적 제한부터 세제 혜택까지 폭넓은 내용을 다룬다. 특히 대규모 데이터센터가 아직 들어서지 않은 지역에서는 신규 시설에 전력을 공급하기 전에 설비투자 비용과 요금 부담 기준을 마련할 수 있다. 개발사업자에게도 전력 공급 여건은 중요한 입지 선정 기준이다. 잉여 전력이 충분한 지역에서는 추가 설비투자 부담이 상대적으로 작아 주민 반발에 따른 사업 차질을 줄일 수 있기 때문이다. 컨슈머리포트가 인용한 데이터센터워치(Data Center Watch)에 따르면 지난해 3~6월 주민 반발 등으로 중단되거나 지연된 데이터센터 사업 규모는 약 980억 달러(약 131조원)에 달했다. 이에 따라 전력 공급 능력과 지역사회 부담을 고려한 입지 선정의 중요성도 커지고 있다.

앞으로 가계의 전기요금 부담은 전력회사의 소유구조와 요금 체계, 지역별 전력 공급 여건에 따라 달라질 전망이다. 특히 데이터센터 건설에 따른 전력망 확충 비용이 아직 전기요금에 모두 반영되지 않아 향후 가계 부담이 더 커질 가능성이 있다. 따라서 데이터센터 확산에 따른 추가 비용을 사업자와 일반 소비자 사이에 어떻게 배분할지가 핵심 과제다.

본 연구 기사의 원문은 Data Centers and Electricity Bills: Who Really Pays?을 참고해 주시기 바랍니다. 본 기사의 저작권은 The Economy에 있습니다.