SemiAnalysis: 미국 전력망, 2028년까지 40GW 이상의 비하인드 더 미터(BTM) 데이터센터 용량 확보 전망… 전력망 제약 심화
2026년 6월 25일 발표된 연구 보고서
SemiAnalysis의 최신 분석에 따르면, 미국 전력망은 구조적 한계점에 도달하고 있으며, 이에 따라 2028년까지 신규 데이터센터의 절반 이상이 비하인드 더 미터(BTM, 전력망을 통하지 않는 자가 발전) 방식으로 구축될 전망이다. 해당 연구소의 신규 에너지 모델에 따르면, 2028년부터 미국 내 신규 데이터센터의 50% 이상이 BTM 방식으로 전력을 공급받게 되며, 데이터센터 BTM 설비의 전체 유효 시장 규모는 2029년 연간 50GW를 넘어설 것으로 예측된다. 이러한 변화는 냉혹한 현실을 반영한다. 2026년 21GW에서 2030년 84GW로 급증하는 데이터센터 수요에도 불구하고, 전력망의 가용 여유 용량(headroom)은 2027년부터 마이너스로 돌아설 것이기 때문이다.
전력망 여유 용량 고갈과 데이터센터 수요 급증
SemiAnalysis는 미국 전역의 4만 개 발전 자산을 추적하고 분기별 상업 운전 개시일을 모델링하여 신규 전력 공급에 관한 냉정한 결론을 도출했다. 이 분석에 따르면, 연간 순증되는 실질 부하 운용 능력(ELCC)은 15GW 수준에 불과하며, 10년 말까지 20GW 수준으로 완만하게 증가할 것으로 보인다. 이는 강제 정전 및 신뢰성 요건을 고려한 후 전력망 운영자가 데이터센터 부하를 처리하기 위해 실제로 인정할 수 있는 확정 용량(firm capacity)이다. 이를 피크 수요 및 필수 예비율과 상계하면, 가용 여유 용량은 이미 제로에 근접했으며 2027년에는 확실하게 마이너스로 전환된다.
이러한 제약은 일시적이지 않다. 가스 터빈 추가 도입은 2026년과 2027년 연간 10GW 미만으로 저조할 것으로 예상되며, 2028년 이후에야 증가세로 돌아설 전망이다. SemiAnalysis는 여러 병목 현상이 겹쳐 있다고 지적한다. 제도적 대기열 문제, 2020년 이후 PJM에서 완전히 계약된 24GW 규모의 프로젝트를 무산시킨 인허가 거부 사태, 그리고 한계에 다다른 공급망이 그것이다. 가스 터빈 및 주 변압기의 리드 타임은 과거 18개월에서 3~4년으로 늘어났으며, 복합화력발전소 프로젝트는 초기 계획부터 가동까지 4~6년이 소요되는 실정이다.
재생에너지와 에너지 저장 장치(ESS)도 제대로 측정할 경우 실질적인 해결책이 되지 못한다. 태양광과 배터리 저장 장치는 매년 각각 20GW 이상의 설비 용량을 추가하지만, ELCC 기준으로 기여도는 미미하다. SemiAnalysis는 태양광 보급이 확대될수록 모든 발전소가 비슷한 시간대에 발전하기 때문에 추가 용량의 한계 가치가 급격히 하락한다고 지적한다. ERCOT의 일부 혼잡 지역에서는 계획 수립 시 태양광의 추가 가치를 사실상 제로로 평가한다. 저장 장치 역시 동일한 한계 ELCC 하락 문제에 직면해 있다. 4시간용 배터리 시스템이 전력망의 4시간 미만 신뢰성 이벤트 노출을 포화시키면, 시스템의 잔여 위험은 배터리로 해결할 수 없는 장시간 이벤트로 전이되기 때문이다.
속도와 일정 확실성에서 앞서는 BTM
AI 연구소와 하이퍼스케일러에게 의사결정의 무게추는 BTM으로 확실히 기울었다. 속도와 확실성이 결정적 요인이다. BTM 도입 희망 시점은 2027~2028년에 집중되어 있으나, 전력망을 통한 공급은 2030년으로 밀리는 경우가 허다하다. 더 중요한 점은 BTM 일정은 구매자가 통제할 수 있는 반면, 유틸리티 기업들이 약속한 공급 일정은 신뢰하기 어렵다는 것이다. SemiAnalysis는 유틸리티 기업들이 계약상 페널티 없이 약정된 부하를 줄이거나 일정을 미루는 사례가 늘고 있으며, 이는 대규모 컴퓨팅 자원 확보가 생존과 직결된 AI 연구소 입장에서 용납할 수 없는 방식이라고 지적한다.
경제적·운영적 맥락도 이러한 변화를 뒷받침한다. SemiAnalysis의 AI 클라우드 TCO 모델에 따르면 총소유비용(TCO)에서 전력이 차지하는 비중은 미미한 수준이며, 이는 AI 연구소가 확보하는 전력량은 기가와트당 창출되는 수익을 고려할 때 수십억 달러의 가치를 지님을 의미한다. 한편, 가동 시간(uptime) 요건도 완화되었다. Meta가 자체 구축한 AI 데이터센터 중 상당수는 가동 시간을 99%(two nines) 수준으로 설정하고 백업 발전기를 완전히 배제하고 있는데, 이는 과거 BTM 도입의 걸림돌이었던 비용 문제를 제거했다. SemiAnalysis는 BTM의 주요 과제이자 비용 동인이었던 중복성과 신뢰성 문제가 고객들의 요구 수준 완화로 인해 전력망 대비 경제성을 훨씬 균형 있게 만들었다고 분석한다.
실질적인 결과는 BTM 활동의 급증으로 나타나고 있으며, 특히 현장 가스 발전 인허가가 용이한 텍사스에서 두드러진다. SemiAnalysis는 다수의 최상위 개발사들이 ERCOT 내에 5GW 이상의 BTM 시설을 계획 중이며, 이들의 데이터센터 모델은 신뢰할 수 있는 5GW급 캠퍼스와 그렇지 않은 곳을 구분하고 있다고 보고했다.
ERCOT의 '배치 제로(Batch Zero)' 프로세스, 하이브리드 구조 공식화
ERCOT는 현장 발전과 전력망 접속을 결합한 하이브리드 구조를 공식화하기 위해 속도를 내고 있다. 2026년 6월 1일 승인되어 7월 11일 시행된 프레임워크 규칙에 따른 '배치 제로(Batch Zero)' 프로세스는 기존의 '사적 사용 네트워크(Private Use Network)'와 함께 두 가지 새로운 공동 배치(co-location) 구조를 도입했다. 이 프레임워크의 핵심은 모든 대규모 부하에 대해 단일 지표, 즉 현장 발전과 무관하게 전력망에서 인출할 수 있는 최대치를 지정하는 '최대 인출 한도(maximum withdrawal limit)'를 적용하는 것이다.
두 가지 조달 모델이 등장했다. '순계량 방식(Net-Metering Arrangements)'은 기존 운영 중인 발전기가 새로운 부하와 공동 배치되어 단일 계량기 뒤에서 소비량과 현장 출력을 상계하고, 잔여분만 전력망과 정산하는 방식이다. 해당 발전기가 2025년 9월 1일 이전에 운영 중이었던 경우, 120일간의 송전 보안 평가를 거쳐 규제 당국이 승인, 거부 또는 조건을 부과할 수 있다. AWS가 Vistra의 Comanche Peak 원자력 발전소에서 진행하는 1,200MW 규모, CyrusOne이 Calpine의 Thad Hill 발전소에서 진행하는 400MW 규모, Crusoe의 약 1GW 규모 Goodnight 캠퍼스 등이 이 범주에 속한다.
'자체 발전 조달(BYOG)' 구조는 부하 측이 전력망 업그레이드를 기다리는 대신 현장에 새로운 발전 설비를 건설하거나 계약하는 방식이다. ERCOT는 이를 세 가지 병렬 트랙으로 평가한다. '배치 스터디(Batch Study)'는 전력망 인출 한도를 설정하고, '발전 접속(Generation Interconnection)'은 수출 한도를 설정하며, '송전 계획(Transmission Planning)'은 필요한 네트워크 업그레이드를 식별한다. 부지들은 첫날부터 인출 한도까지 전력을 끌어다 쓰고, 각 발전 유닛이 가동됨에 따라 전체 용량으로 점진적으로 늘려간다. NMA와의 차이점은 발전 설비의 연식이다. BYOG 발전은 새로 건설된 것이며 규제상의 순계량 검토 대상에서 제외된다.
두 가지 새로운 계량 구조가 이러한 합의를 공식화한다. '인출 제한적 사적 사용 네트워크(Withdrawal-Limited Private Use Networks)'는 자체 발전 설비를 갖춘 부하가 송전망만으로는 지원할 수 없는 더 많은 메가와트를 연결할 수 있도록 허용하는 대신, 전력망 인출에 엄격한 상한선을 둔다. '임시 제어 가능 부하 자원(Provisional Controllable Load Resources)'은 현장 발전이 필요 없는 유연한 부하를 대상으로 하며, 요청한 전체 규모로 연결하되 송전 제약 시 실시간으로 부하를 줄일 수 있도록 하고, 송전망이 구축됨에 따라 종료 시점까지 인출 한도를 완화하는 방식이다.
장비 OEM 및 IPP, 승자와 패자의 재편
BTM의 급증은 장비 제조사와 독립 전력 생산자(IPP) 간의 명확한 격차를 만들어내고 있다. SemiAnalysis는 한 달 전 발표한 보고서에서 GE Vernova, Siemens Energy, Mitsubishi Heavy Industries를 이번 트렌드의 주요 패자로 지목했다. 이유는 포트폴리오 포지셔닝에 있다. 이들 세 업체는 모두 구조적으로 제약이 심해진 전력망 연결 프로젝트에 과도하게 노출되어 있다. BTM 노출도 또한 높지만, 2024년 12월부터 가장 큰 수혜자로 지목했던 Bloom Energy만큼은 아니다.
구매자에게 BTM이 더욱 유리해지고 예상 타임라인이 2028년에 집중되면서, SemiAnalysis는 2030년 이후의 유틸리티용 터빈 주문이 증가할 것으로 보지 않는다. 동사는 2026년이 3대 주요 OEM의 터빈 주문 정점이 될 것으로 보며, 대부분의 구매자는 2028년 인도분을 위해 Bloom, INNIO, Wärtsilä, Bergen 등과 같은 업체로 눈을 돌리고 있다. 계약된 부하의 급증으로 대규모 주문이 이어졌으나, SemiAnalysis는 유틸리티 기업들이 약속한 용량을 제때 공급할 수 있을지에 대한 회의론이 커지고 있음을 감지하고 있다. 전력망 연결 프로젝트가 직면한 자금 조달 문제와 결합되어, 올해가 터빈 주문의 정점이 될 것임을 시사한다.
전력망 제약과 전력 가격 상승에 노출된 IPP들은 전력망 용량에 대한 상대적 수요가 감소하고 BTM이 급증함에 따라 역풍을 맞고 있다. Constellation, Vistra, Talen은 이러한 흐름에 부정적인 영향을 받는다. 반면 NRG Energy는 ERCOT 특화 전략을 통해 예외적인 사례가 될 수 있다. NRG는 가동 가능한 가스 터빈을 공동 배치된 부하와 결합할 수 있어, ERCOT의 새로운 BYOG 및 인출 제한적 사적 사용 네트워크 프레임워크로부터 혜택을 볼 수 있는 유리한 위치에 있다.
NRG의 5.4GW 기회와 전력망 전단(Front-of-the-Meter) 집중 전략
NRG 경영진은 2025 회계연도 4분기 실적 발표에서 투자 등급의 거래 상대방과 10~20년 계약을 맺고 1GW가 넘는 블록 단위로 공급하는 약 25억 달러 규모의 증분 EBITDA 기회를 제시했다. 첫 전력 공급은 2029년 말경으로 예상된다. Larry Coben CEO는 2026년 2월 24일 실적 발표에서 "우리는 1기가와트를 초과하는 블록을 검토 중이다. 최소 10년, 종종 20년에 달하는 계약을 투자 등급 기업들과 체결하여 이를 실현할 수 있는 신용도를 확보하고자 한다"고 밝혔다. 또한 첫 전력 공급은 "2029년 말경이 될 수 있으며, 그 이후 매년 1GW 이상씩 점진적으로 공급을 늘릴 것"이라고 덧붙였다.
최근 서부 텍사스에서 Microsoft와 Chevron이 체결한 약 2.67GW 규모의 'Project Kilby'와 같은 20년 계약을 고려할 때, SemiAnalysis는 NRG가 하이퍼스케일러를 앵커로 하는 유사한 장기 가스 계약을 따내지 못할 이유가 없다고 본다. Coben CEO는 같은 발표에서 "PJM에서의 초기 집중 분야는 1GW 규모의 성능 개선(uprate)이 될 것이다. 시장에 더 빠르고 신속하게 진입할 수 있으며, 텍사스에 대한 수요도 충분하다"고 언급했다.
그럼에도 경영진은 여전히 전력망 전단(front-of-the-meter) 발전이 단기적인 핵심 전략임을 강조하고 있으며, 이는 최근 ERCOT의 PUN 및 BYOG 판결로 더욱 힘을 얻을 수 있다. Rob Gaudette 사장 겸 CEO는 2026년 5월 6일 1분기 실적 발표에서 "우리의 일차적 초점은 전력망 전단 발전과 전력망 전단 데이터센터에 있다. 그것이 시장을 위한 올바른 방향이라고 믿기 때문"이라고 밝혔다. 그는 BTM 솔루션도 검토하고 있음을 인정하면서도, 현재 진행 중인 대화는 전력망 전단 방식이며 "지난 12개월간 진행해 온 것처럼 순조롭게 추진되고 있다"고 강조했다.
SemiAnalysis는 부하 유연성, 접속 대기열 및 시장 인센티브 개혁, 송전망 재구축 등 즉각적인 BTM 구축 외의 잠재적 해결책을 제시한다. 동사는 전력망 연결 데이터센터가 연간 일정 시간 동안 부하를 차단할 수 있다면 수십 GW의 용량을 확보할 수 있다고 지적한다. PJM은 이러한 유연성을 작업 부하 전환, 현장 백업 발전 가동, 배터리 방전 등으로 정의한다. 그러나 SemiAnalysis는 광범위한 도입을 늦추는 상업적·규제적 제약을 고려할 때 단기적으로는 신중한 입장을 유지하고 있다. 송전망과 관련해서는, 가장 큰 전력 수요처들이 부모 회사의 보증을 제공하고 전체 송전 프로젝트를 인수할 만큼 신용도가 높아지는 2030년대에 대규모 구축이 이루어질 것으로 예상한다. 하지만 현재로서는 새로운 대규모 송전망 건설은 AI 데이터센터 건설 속도를 따라가기에 너무 느리다. 실제로 미국 내에서 이러한 규모의 부하 증가를 물리적으로 감당할 수 있는 송전 경로는 극소수이며, 필요한 일정 내에 NERC 신뢰성 요건을 충족하는 것 자체가 구속적인 제약 조건이 되고 있다.