변압기 수요 폭발 시대(1)

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 BwithU의 재미있는 대체투자 & 금융투자 :: 현대일렉트릭 정리 및 분석(20221121) (tistory.com)

현대일렉트릭 정리 및 분석(20221121)

 

BwithU의 재미있는 대체투자 & 금융투자 :: HD현대일렉트릭 정리 및 분석(20230723) (tistory.com)

HD현대일렉트릭 정리 및 분석(20230723)

 

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'전기 잡아먹는 하마' AI, 투자도 제동?…"美 전력 부족 위기" - 아시아경제 (asiae.co.kr)

'전기 잡아먹는 하마' AI, 투자도 제동?…"美 전력 부족 위기" - 아시아경제

 

워싱턴포스트(WP)는 2024년 3월 7일(현지시간) 조지아주에서 산업용 전력 수요가 사상 최고치로 급증하고 있으며, 향후 10년간의 신규 전력 사용량이 최근의 17배에 달할 것으로 예상된다고 보도. 또 캔자스, 네브래스카, 위스콘신, 사우스캐롤라이나주에서는 전력 소비 급증에 대응하기 위해 석탄화력발전소 폐쇄를 늦추고 있으며, 북부 버지니아와 텍사스도 전력난 타개책을 고심 중.

 

이 같은 전력 수요 급증의 주요 원인 중 하나는 AI 산업의 성장. 국제에너지기구에 따르면 2022년에 미국 내 2700개의 데이터 센터가 미국 전체 전력의 4% 이상을 소비. 2026년에는 6%를 소비할 것으로 예상된다. 특히 클라우드 컴퓨팅 등 빅테크(대형 정보기술 기업)들이 주목하는 AI 산업은 기존 데이터센터보다 훨씬 더 많은 전력을 소비함. 과거엔 기업들이 사업 부지를 선정할 때 인터넷 인프라·풍부한 기술 인력·정부 보조금 유무를 우선으로 고려했지만, 이젠 원활한 전력 공급이 제1순위가 되어감.

 

일부 기업은 자체적으로 전력 생산에 나서고 있음. 마이크로소프트(MS)와 구글은 데이터센터와 공장 주변에 전력을 공급하는 소형 원자력발전소를 설치하는 방안을 구상 중. MS는 무공해 핵융합 에너지를 개발하려는 회사와 전력 구매 계약을 체결. 다만 소형 원자력발전소와 핵융합 발전 모두 기술적으로 완전히 구현되지 못한 것이 함정.

 

'한파·폭설·폭우'에 수시로 끊기는 美전력망...11조 투자로 해결될까? - 머니투데이 (mt.co.kr)

'한파·폭설·폭우'에 수시로 끊기는 美전력망...11조 투자로 해결될까? - 머니투데이

 

미국은 해마다 겨울철이면 곳곳에서 대규모 정전사태가 발생(기사 내용 참조). 지난 2021년 기록적인 한파로 텍사스주를 비롯해 43개주에서 500만 가구가 정전사태를 겪음. 지난해 겨울에도 미시간주를 비롯해 곳곳에서 수십만 가구에 전기가 끊김.

표면적으론 추운날씨 탓에 전력수요가 급증해 전력공급이 이를 못 따라가 정전이 발생하는 것처럼 보이지만 미국의 노후된 송·배전선 등 불안정한 전력망이 원인.  전력망에는 전기를 생산하는 발전소, 소비자와 발전소를 잇는 송전망, 개별 가구와 해당 지역 소비자들에게 전력을 배분하는 배전망 등이 모두 전력망에 포함.

미국 에너지부(Department of the Energy, DOE)에 따르면 미국의 송·배전망은 1950년~1960년대에 만들어졌으며, 전력을 공급하는 송전선의 수명은 통상 50년 정도로 미국의 송전선로는 이미 노후화가 상당히 진행.

 

미국 정부가 꾸준히 노후 송전선을 교체하고 있지만 미국 전력업계에 따르면 송전선과 변압기 중 노후된 시설이 70%에 이름.. 게다가 미국은 땅 위에서 송전탑과 송전선이 직접 연결된 게 많아 날씨 등 외부변수에 더 취약.

이처럼 노후된 설비가 늘면서 큰 규모의 정전사태는 매년 증가. 특히 미국 최악의 정전사태로 기록된 2003년 뉴욕 등 북동부 블랙아웃(Black-out) 이후 2012년까지 10년간 총 679건의 정전사태가 발생.

전문가들은 기후변화로 인한 겨울 한파를 비롯해 폭염, 홍수 등의 여파로 노후화 된 전력망이 더욱 흔들리고 있다고 지적. 노스캐롤라이나와 플로리다 지역 등에 전기를 공급하는 듀크에너지 관계자는 "한파 등으로 전기공급이 끊길때가 많은데 실시간으로 체크해서 최대한 빨리 다시 정상가동될 수 있도록 하고 있다"며 "노후된 송전선로가 많은 지역의 경우엔 정전 규모가 크기 때문에 전력공급이 지연될 수밖에 없다"고 말했다.

 

산업통상자원부 산하 공기업인 한국전력공사(한전) 중심의 전력시스템을 갖춘 우리나라와 달리 미국은 제도·조직적으로 전력시스템이 분산돼 있음. 국제에너지기구(International Energy Agency, IEA) 자료를 보면 미국의 전력산업은 3000개 이상의 민영, 공영, 협동조합 전기사업자 등으로 구성돼 있다. 민영 전기사업자(Investor-owned utilities, IOUs)는 주정부의 규제하에 있고 미국 인구의 약 75%에게 전력을 공급. 공영과 협동조합 전기사업자(Consumer-owned utilities, COUs)는 지방자치단체, 시의회 등을 통해 운영되는 전기사업자로서 나머지 인구 약 25%에 전력공급을 담당.

게다가 미국의 송전망 시스템이 동부와 서부, 텍사스 등 3개로 나눠져 있음. 미국의 전력시스템 역시 각각 동부, 서부, 텍사스 연계 시스템을 중심으로 발전하게 됨. 이를 기반으로 지역송전기관과 독립계통운영자들이 송전시스템을 운영하다보니, 국토가 하나의 전력공급 시스템으로 이어지지 않고 여러개로 나눠진 탓에 전기 공급이 분절된다는 것.

 

미국에서 대부분의 전력도매거래는 상호 연계된 전기사업자 간에 이뤄져 있으며, 텍사스는 동부나 서부와 독립된 별도의 전력망을 갖고 있기 때문에 전력도매시장도 나눠져 있음. 이러다보니 위급할 때 다른 지역에서 전기를 끌어다 쓸 수 없고, 유독 텍사스 지역에서 정전사태가 많은 것도 이 때문.

기후변화로 인한 기상이변이 잦은 요즘 전력수요 과부하가 이 문제를 더욱 키우고 있다. 전선에 너무 많은 전력이 몰릴 경우, 전선에 과부하가 걸리거나 이를 보호하기 위해 회로가 차단돼 전기가 끊어짐. 노후된 송전선로일 경우 더욱 쉽게 전력이 차단될 수밖에 없는 것.

이처럼 전력시스템이 분산화돼 있는데다 주(州)간 전력거래의 전통이 제한적이기 때문에 전력의 효율적 운용과 거래를 활성화하기 위해 연방정부 차원의 지역간 조정작업이 필요하다는 지적이 나옴.

 

바이든 행정부는 2023년 10월 전력망 복원력 및 안정성을 강화하기 위해 사상 최대 규모인 35억 달러(4조7000억원) 투자하여 44개 주에 총 58개 프로젝트를 추진. 이번 투자는 '바이드노믹스'(Bidenomics)의 핵심 축인 '미국에 투자'(Investing in America) 의제에 포함되고  '초당적 인프라법'(Bipartisan Infrastructure Law)에 의해 지원되는 게 골자.

 

'넥스트 엔비디아?' AI 성장에 전력설비株 '꿈틀'[선데이 머니카페] | 서울경제 (sedaily.com)

'넥스트 엔비디아?' AI 성장에 전력설비株 '꿈틀'[선데이 머니카페]

 

일론 머스크 CEO도 2024년 2월 29일 독일에서 열린 ‘보쉬 커넥티드 월드 콘퍼런스’에서 “(AI 발전에서) 1년 전에는 신경망 칩의 부족이 문제였고 그 다음에는 변압기의 부족이 예측된다”며 “다음 부족은 전기가 될 것이고 내년에는 모든 칩을 구동하기에 충분한 전력을 찾을 수 없게 될 것이라고 발언.

 

일반적으로 AI 그래픽처리장치(GPU)는 클라우드 서버보다 4배 많은 전력을 소비함. 워싱턴 포스트는 2024년 2월 7일(현지 시간) “미국 전역이 전력 부족 위험에 처해 있으며, 이로 인해 공공 기관과 규제 당국이 부족한 전력망을 확장하기 위한 신뢰할 수 있는 계획을 파악하고 있다”고 보도. 워싱턴 포스트는 아마존·애플·구글·메타·마이크로소프트 등 미국의 대형 IT 회사들이 새로운 데이터센터를 짓기 위한 부지를 찾기 위해 고군분투 중. 비트코인과 같은 암호화폐 채굴의 확산도 데이터센터 성장을 주도. 글로벌 컨설팅 업체 맥킨지는 미국 데이터센터의 전기 사용량이 2022년 17기가와트(GW)에서 2030년 35GW로 늘 것으로 전망.

 

"AI 열풍에 K-변압기 올해도 ‘비싼 몸’"- 헤럴드경제 (heraldcorp.com)

AI 열풍에 K-변압기 올해도 ‘비싼 몸’

 

관세청 수출입무역통계에 따르면 올해 1월 우리나라의 변압기 수출액(용량 1만㎸A 초과 기준)은 약 6871만달러(약 900억원)로 지난해 같은 기간(5159만달러)보다 33.1% 증가. 2년 전인 2022년 1월(1731만달러)과 비교했을 때는 4배 가까이 상승한 것. 

 

변압기를 비롯한 전력기기 수요는 지난해부터 폭발적으로 증가. 코로나 팬데믹 여파로 지연됐던 인프라 건설이 지난해부터 본격적으로 재개됐기 때문. 지난해 전체 초고용량 변압기 수출액은 6억8341만달러(약 9000억원)로 전년(3억8407만달러) 대비 77.9% 증가.

 

HD현대일렉트릭의 지난해 영업이익은 3152억원으로 역대 최대 실적을 달성. 전년 대비 무려 2배 이상 증가한 것. 같은 기간 LS일렉트릭(3249억원), 효성중공업(2578억원) 영업이익은 각각 73.3%, 80% 급증. 향후 매출에 반영되는 수주잔고를 넉넉히 확보했고, 추가 수주가 예상되는 만큼 국내 전력기기 업체들은 올해 역시 호실적을 달성할 가능성이 큼.

 

 

송전 과정별 전압은 위와 같음. 고압으로 송전해야 송전과정에서 전력 손실을 줄일 수 있음( 전력손실은 전압의 제곱에 반비례). 하지만 특고압을 그대로 공장이나 가정으로 공급한다면 각종 전기기기, 차단기 등이 모두 고장나고 따라서 감압을 시켜줘야 함. 전압이 변하는 과정마다 변압기가 필수.

 

변전소는  대형(10,000 kVA 이상), 중형(500~10,000 kVA) 변압기 사용(HD현대일렉트릭, 효성중공업, 일진전기 주력), 주상변압기(전봇대)는 소형변압기(500kVA이하) 사용(LS일렉트릭, 제룡전기 등).

 

 

미국의 노후 전력망을 정비하는데는 막대한 자본과 긴 시간이 걸리지만 AI와 전기차 등 첨단산업들은 빠르게 성장하고 있고 발전시설을 신속하게 건설해야 할 필요가 있음. 따라서 첨단산업의 발전을 위해 신재생에너지 투자는 필수. 그리고 이는 변압기 수요를 더욱 더 끌어올리는 요소. 보다 자세한 내용은 2편에서 정리