에너지 전환 속도 조절 불가피한 글로벌 정치·경제 환경

탈탄소는 머니 게임이다. 탄소 감축을 향한 경주는 도덕적 이타심이 아니라 각국의 이익 추구 행위에 기초한다. 미국과 유럽을 중심으로 한 서구 경제권 입장에서 탄소 중립 전환은 물가 상승 압력 완화와 에너지 안보 확보라는 경제적 실익이 있다. 발전 단가가 낮고 자국 내 발전 시설을 구축해야 하는 재생에너지는 자연스럽게 물가와 에너지 안보 측면의 이익을 가져다주기 때문이다. 이타심이 아니라 이기심(이익 추구)에 기초하고 있기에 탈탄소 전환은 구조적이다.

에너지 전환 자체는 구조적이나, 전환 속도는 상기한 두 가지 이익(물가와 에너지 안보)의 크기가 결정한다. 2008년 금융위기에서 시작해 2020년대 초반 팬데믹까지 이어진 미증유의 제로금리 환경이 친환경 관련 투자의 경제성을 크게 높여주며 에너지 전환을 가속화 시켰으나, 막대한 현금 살포와 대규모 전쟁이 야기한 급격한 인플레이션 및 금리 상승으로 인해 많은 것이 바뀌었다. 재생에너지의 자본비용(Capital cost)과 균등화 발전단가(LCOE)가 크게 상승했고, 전기차 및 배터리 관련 투자 수익성 역시 악화됐다. 물가 불확실성을 낮출 수 있다는 친환경 담론의 첫 번째 당위가 고금리 환경에서 크게 약화된 것이다. 친환경 에너지로의 전환이 오히려 물가 상승을 자극하는, 돈을 아끼려다 돈이 더 들어가는 모순이다. 이는 에너지 전환 속도를 늦추는 요인이다.

화석 에너지 의존도를 낮춰 에너지 안보를 확보하겠다는 두 번째 당위 역시 공급망으로 인한 모순을 해결해야 한다. 재생에너지 및 전기차 시대의 기초 자산인 배터리, 그리고 그 배터리 제조원가의 50%를 차지하는 광물은 중국의 공급망 패권이 막강한 영역이다. 현재의 공급망 구조 하에서 급격한 에너지 전환을 추구한다면, 미국과 유럽 입장에서는 본인들의 에너지 목줄을 중국이 쥐게 되는 형국이다. 에너지 전환을 통해 안보 이익을 추구하였으나, 공급망 이슈로 인해 오히려 에너지 안보가 위협받는 모순적 상황이다.

이러한 요소들이 복합적으로 작용해 2024년 미국 대선과 유럽 의회 선거 모두 Green Backlash 메시지를 던진 진영이 승리했고, 이후 재생에너지 및 전기차 관련 정책 지원이 크게 감소했다. Green Backlash(친환경 정책에 대한 사회적 반발 혹은 반대 여론) 정책을 촉발시킨 직접적인 사건은 미국의 트럼프 당선과 유럽 의회의 보수당 승리였지만 그보다 중요한 것은 그 기저에 놓여 있는 구조적 요인들이다. 본질은 앞서 다룬 것처럼 ‘돈’ 문제다. 저물가·저금리로 실질 무위험이자율이 마이너스까지 하락했던 2010년대 중반과 달리, 2020년대 중반을 살아가는 이들은 고물가·고금리 전쟁으로 인해 먹고사는 문제, 즉 실존적 문제가 더욱 중요해졌다. 이러한 정치·경제 환경 하에서 에너지 전환의 속도 조절은 불가피하다.

새로운 성장 논리 획득한 배터리 산업

그러나 2020년대 중반에 돌입하며, 배터리 산업이 탈탄소가 아니라 패권 경쟁 및 안보 논리에 기초할 수 있는 환경이 조성되고 있다. 경제 상황에 따라 정책 및 수요 변동성이 큰 탈탄소 시장과 달리, 패권 다툼과 국가 간 안보 경쟁은 쉽게 변하지 않는 상수라는 점에서 배터리 산업이 중요한 변곡점에 진입했다고 판단한다. 이 새로운 변곡점은 미중 패권 전쟁 이야기부터 시작된다.

미국은 단극 체제에서 다극(Multipolar) 질서로의 전환을 준비하고 있다. 트럼프-루비오 외교 라인은 냉전 종료 이후 30년간의 일극 체제를 비정상으로 규정하고, 패권국들이 경쟁하는 다극을 정상 질서로 제시했다. 세계 질서의 변화 속에서 패권을 지키려는 자와 도전하는 자들의 경쟁은 더욱 격화된다.

패권 경쟁이 격화되는 시기일수록 안보자산의 중요성이 높아진다. 안보자산은 ‘그 대상을 통제할 때 패권국의 지위를 확보할 수 있는 자산’으로 정의된다. 일상 생활을 영위하고 전쟁을 수행하는 데 핵심적인 철강과 에너지자원(석탄, 석유) 등이 대표적이다. 이로 인해 자본의 흐름 역시 안보자산으로 향하고 있다. 2025년 10월, JP모건은 향후 10년간 미국의 안전 보장 관련 산업(에너지저장장치, 광물 공급망 등을 언급)에 1.5조 달러 투자를 발표했고, 트럼프 행정부 역시 2025년 하반기에 희토류(25. 7월), 반도체(25. 8월), 광물(25. 9월), 양자(25. 10월) 등 민간 기업에 대한 직접 지분 투자를 단행하면서 ‘국가 안전 보장을 위한 투자’라고 설명했다. 그리고 이러한 정부 및 민간 자본의 거대한 흐름이 최종적으로 가리키고 있는 방향은 ‘데이터’다.

이 시대 안보자산의 정점에는 데이터가 있다. 일상생활을 영위하고 전쟁을 수행하기 위해, 20세기에는 석유와 철강이 안보자산으로 다뤄졌다면 이제는 같은 목적을 위해, 그리고 더 높은 수준의 일상생활을 영위하고 더 높은 수준의 전쟁 수행을 위해 데이터가 필요하다. 미국의 안전 보장을 사명으로 삼아 설립된 팔란티어는 데이터의 안보자산화를 상징한다. 데이터가 안보자산화 되면서 패권 경쟁이 데이터센터 확보 경쟁으로 치환됐다. AI 경쟁을 전쟁이라고 표현하는 것은 수사적 표현이 아니다. 냉전 시대 미소 패권 경쟁이 더 많은 핵무기 확보 경쟁이었다면 신냉전 시대 미중 패권 경쟁은 AI 데이터센터 확보 경쟁으로 구체화된다. 스타게이트 프로젝트(OpenAI, Oracle, SoftBank 데이터센터 구축에 향후 5년간 700조 원 투자)에 미국 행정부가 깊숙이 관여하는 것도 데이터센터 확보가 국가 안전 보장을 위한 ‘직접 이익’이 되기 때문이다.

데이터센터 경쟁 시대에 부족한 것은 칩(Chip)이 아니라 전기다. 막대한 전력을 소비하는 데이터센터가 급속도로 늘어나면서 미국 전력 수요 중 데이터센터 비중은 2018년 1.9%에서 2028년 최대 12%까지 상승할 전망이다. 유럽 전력 수요는 지난 13년간 연평균 0.5%씩 감소했으나, 데이터센터가 증가하며 향후 6년간 연평균 1.5~2.1% 수준의 증가가 예상된다. 패권 경쟁이 AI 데이터센터 경쟁으로 구체화되었고, 데이터 경쟁은 다시 전력 확보 경쟁으로 치환되었다. 

여기서 배터리가 등장한다. 첫 번째는 전력망(Grid) 논리다. 데이터센터 건설 자체는 2~3년이면 완료되지만, 전력 인프라 구축 및 전력망 연결까지 최대 7~11년이 소요된다. 특히 전력망 연결 대기 시간이 길어지며 데이터센터 사업자들에게 상당한 부담이 되고 있다. 이로 인해 전력 공급까지 소요되는 시간을 단축하기 위해 데이터센터 사업자들은 부지 내(On-site) 발전 설비 투자를 늘리고 있다. 이때 발전원은 건설 기간이 짧은 태양광 및 LNG 기반의 가스터빈 채택이 주를 이루고 있다. 태양광은 전력 생산 가능 시간이 제한적이다. 태생적 간헐성을 보완하기 위해 에너지저장장치(ESS)가 결합된다. LNG 기반의 가스터빈은 태생적으로 에너지 저장을 요하지 않으나, 부지(On-site) 내 발전소 특성상 매 순간 수요와 공급 간 불일치가 발생하므로* 이때 발생하는 불일치를 조정하기 위해 ESS 배터리 설치가 증가할 전망이다. 실제 부지(On-site) 내 발전 사업자를 대상으로 한 설문조사에서 응답자의 50%는 BESS(Battery Energy Storage Systems)에 대한 투자를 이미 시작했고, 33%는 BESS에 투자 계획 중이라고 답했다. BESS는 태양광 등 재생에너지뿐 만 아니라 LNG, SMR 등 타 발전원에도 적용이 가능하므로 가장 광범위하게 선택되고 있다

*데이터센터는 매 순간 전력 소비량이 일정하지 않으나, 발전소는 수요에 맞춰 가동률 조정이 어렵다.

데이터센터발 ESS 배터리 수요 성장 논리의 두 번째 축은 ‘전력 부하 증가’다. 2025년 10월, 엔비디아(NVIDIA)는 OCP(Open Compute Project) 서밋에서 새로운 데이터센터 전력 생태계 구축 로드맵을 발표했다. 이에 따르면, GPU 아키텍처가 후퍼(Hopper)에서 블랙웰(Blackwell)로 넘어오며 AI 서버랙당 전력 소비량이 10kW대에서 100kW대로 증가했고, 향후 2026~2027년에 루빈(Rubin)이 상용화되면 1,000kW(1MW) 수준까지 증가할 전망이다. 수천 개 GPU가 밀리초 단위로 30%~100% 부하를 오가는 AI 데이터센터의 전력 사용 특성상 루빈급 GPU가 상용화되면 전력망에 타격을 주고 전력 수급에도 차질이 생긴다. 이에 부하 평탄화를 위한 ESS 설치가 늘어날 전망이다.

나아가 엔비디아는 데이터센터 내 전력 구조가 교류(AC)-직류(DC) 혼합 방식에서 전력 변환 손실 최소화를 위해 직류 위주로 전환될 것이라는 로드맵도 함께 제시했다. 전력 사용량이 급증하면서 전압을 높일 필요가 있는데, 이러한 고전압을 소화하기 위해서는 교류보다 직류가 적합하며, 변환 손실도 최소화할 수 있다는 논리다. 결과적으로 데이터센터 자체가 거대한 직류(DC) 기반 전력망으로 진화한다는 것인데, 이렇게 되면 태생적으로 직류 체제인 ESS 배터리의 역할도 확장된다. 데이터센터가 교류로 구동 중인 현재는 배터리가 단순 ‘비상 발전원’이라면, 데이터센터가 직류 기반 전력망이 되면서 배터리의 역할이 ‘상시 운용 전력 버퍼’로 확장될 수 있다. 이에 따라 AI 데이터센터 내 ESS 설치 비율과 탑재 용량 증가가 예상된다.

LFP의 중요성

이렇게 ESS 시장이 확대되면서 리튬인산철(LFP)의 중요성도 높아지고 있다. 전기차 배터리는 에너지 밀도가 중요하므로 삼원계가 계속해서 주도권을 쥘 것으로 예상되나, ESS 시장은 그렇지 않다. ESS 배터리가 요구하는 조건이 전기차와 근본적으로 다르기 때문이다.

전기차 배터리는 보통 3~4일에 한 번 충전하는 것이 일반적이다. 일반 승용차 소유자의 연평균 주행거리가 12,000km 수준인 아시아와 유럽의 경우, 1일 평균 0.09회, 연평균 약 34회의 충방전 사이클이 도출된다. 연평균 주행거리가 20,000km를 넘는 북미는 1일 평균 0.17회, 연평균 63회의 충방전 사이클을 나타낸다. 반면 ESS 배터리는 그 존재 목적으로 인해 훨씬 더 잦은 충방전을 요구한다. ESS는 전력 수요 공급 간 불일치를 일치시켜주는 시스템이다. 주간에는 에너지를 저장하고, 야간에는 그 에너지를 방전하며, 데이터센터 내부에서는 하루에도 수차례 충방전을 반복하여 부하를 조정해준다. 평균적으로는 1일 평균 약 1.3회 충방전하며, 연평균 환산 시 약 475회의 충방전 사이클을 보여준다. 부하 조정용 ESS는 이보다 훨씬 더 잦은 충방전이 요구된다.

배터리의 수명은 시간이 아니라 충방전 횟수로 측정된다. 충방전 횟수가 많아질수록 배터리 수명은 빠르게 단축된다. 상기한 충방전 사이클을 시간 수명으로 환산하면 전기차는 북미 최소 9.6년, 아시아와 유럽은 약 18년의 수명을 기대할 수 있다. 그러나 ESS는 연평균 400회 이상의 충방전을 거쳐야 해 최대 7.6년 정도의 수명 밖에 담보할 수 없다. 즉, 전기차와 달리 ESS는 매일 반복적으로 충방전이 이루어지기 때문에 배터리의 열화가 더 빨리 진행되어 수명이 단축된다. 이에 따라 ESS 배터리에게는 더 많은 충방전 사이클을 견딜 수 있는 안정적인 결정구조가 요구된다.

나아가 전기차는 운송 수단이기 때문에 무게와 부피가 중요하다. 직접 이동하기 때문에 배터리의 무게가 가벼워야 에너지 효율을 높일 수 있으며, 내부에 수많은 부품이 들어가는 재화이므로 배터리가 차지하는 공간이 너무 커서도 안 된다. 따라서, 전기차 배터리는 에너지 밀도가 높아야 한다. 밀도가 높아야 같은 부피나 무게로도 더 많은 에너지를 저장할 수 있기 때문이다.

반면 ESS는 고정된 위치에 설치되는 시스템으로, 이동할 필요가 없다. 배터리가 크거나 무거워도 전체 시스템의 성능에 큰 영향을 미치지 않는다. 게다가, ESS는 공장, 전력망, 태양광 발전소 등의 설치 환경에 맞춰 공간을 최대로 활용할 수 있다. 즉, ESS는 에너지 밀도보다 총 용량이 중요한 시스템이다. 배터리의 가격을 결정하는 가장 중요한 원인 변수는 에너지 밀도인데, ESS는 부피가 크고 무거워도 큰 제약이 없으므로, 전기차보다는 더 저렴한 배터리를 탑재할 수 있는 환경이다.

결국 ESS 배터리는 에너지 밀도보다 수명 특성이 훨씬 중요한 시장이다. 따라서, 배터리 케미스트리 역시 이러한 요구 조건을 맞춰야 한다. 장수명을 확보하기 위해 필요한 것은 배터리 열화를 최대한 늦추는 것인데, 열화의 강도를 결정하는 핵심 변수는 산소다. 니켈, 코발트, 망간, 철과 같은 전이금속들은 자연상태에서 불안정하다. 때문에 전자를 잃거나 얻음으로써 다른 원자와 결합하여 안정을 이루는데, 이때 결합하는 원자가 산소다. 즉, 산화됨으로써 안정화된다.

니켈, 코발트, 망간, 철 등은 산소와 결합하여 안정화되는데, 충방전 횟수가 늘어나면서 산소가 떨어져 나가게 되면 그때부터 배터리 수명이 빠르게 단축된다. 따라서 산소와의 결합 강도가 배터리의 수명을 결정하는 핵심 변수다. LFP의 구성물질인 ‘인’은 산소와의 공유 결합 강도가 삼원계의 구성물질인 니켈, 코발트, 망간의 산소 공유 결합 강도보다 훨씬 강하다. 따라서 수명 특성만큼은 LFP가 삼원계보다 우수하다. 에너지 밀도는 삼원계가 더 우수하므로 모빌리티 영역에서 삼원계가 유리하지만, ESS에서는 LFP가 유리하다. 이로 인해 최근 4년 사이 글로벌 ESS 시장 내 LFP 비중은 약 25%에서 90% 수준까지 급상승했다. 한국 시장의 경우 아직 ESS 시장 규모가 작아 삼원계 배터리도 많이 사용되고 있으나, 한국 시장도 글로벌 시장과 비슷한 흐름을 보일 것으로 전망한다.

LFP ESS 시장, 한국 기업들의 기회

패권 경쟁으로 인해 데이터와 배터리가 안보자산화되며, ESS 시장의 성장 담론이 기존의 탈탄소에서 안보 논리로 확장되었다. 배터리가 커머디티(Commodity)가 아닌 안보자산으로 다뤄짐에 따라, 미국 및 유럽 시장에서는 자유주의 진영에 속한 국가 중 배터리 공급망을 보유한 국가들의 기회가 확대될 것으로 판단한다. 자유주의 진영 내 국가 중 한국과 일본 외에 배터리 공급망을 보유한 국가는 없고, 일본 기업들의 보수적인 배터리 투자 기조를 고려할 때, 한국 기업들이 매우 유리한 위치에 있다. 실제 미국 내에서 배터리 생산 시설을 가장 많이 보유한 국가는 한국이며, 배터리가 안보자산으로 다뤄짐에 따라 미국 내 생산 시설이 갖는 이점이 향후 더욱 부각될 것으로 판단한다. 물론, LFP는 전통적으로 중국 기업들이 주도해온 시장이었으나, 미국이 LFP ESS 배터리에 대해 ‘관세’라는 채찍과 ‘ITC 투자세액공제·AMPC 생산보조금’이라는 당근을 적극 활용해 공급망의 중국 의존도 축소를 추진함에 따라 한국 기업들이 미국 LFP ESS 시장 내에서 빠르게 점유율을 높여갈 것으로 판단한다.

SK온 역시 최근 미국의 재생 에너지 기업 플랫아이언 에너지 디벨롭먼트(Flatiron Energy Development)와 1GWh 규모의 ESS 공급 계약을 체결했다. 추가로 플랫아이언이 2030년까지 매사추세츠주를 포함한 미국에서 추진하는 6.2GWh 규모의 프로젝트에 대한 ‘우선 협상권(Right of First Offer)’도 확보했다. 그 외에도 LG에너지솔루션 등 한국 기업들의 관련 수주가 증가하고 있다. 미중 패권 경쟁에서 시작된 데이터센터발 ESS 수요 증가, 그리고 이에 따른 LFP 배터리 수요 증가가 한국 배터리 산업에는 막대한 기회 요인이다. 장기적으로는 이러한 배터리 경쟁력이 국가적 안보자산으로도 활용될 것이다. 신냉전 시대의 전략 물자로서 배터리를 바라보는 시각이 필요하다.

※ 본 칼럼은 외부 필진의 견해로, SK이노베이션의 공식 입장과 다를 수 있습니다.

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