AI 기술의 폭발적인 성장과 함께 늘어나는 전력 수요에 대응하기 위해, google이 이산화탄소(CO₂) 기반 에너지 저장 기술에 투자했다. 지난 7월 25일(현지시각), 미국 경제매체 악시오스는 google이 이탈리아 스타트업 '에너지돔(Energy Dome)'과 세계 최초의 상업용 CO₂ 배터리 계약을 체결했다고 보도했다.

이번 파트너십은 유럽, 중동 지역은 물론 미국과 아시아태평양까지 걸쳐 다양한 상업 프로젝트로 이어질 예정이다. 계약 세부 규모나 투자액은 비공개지만, 양사는 이미 여러 프로젝트 개발 단계에 돌입했다고 밝혔다.

google EMEA 에너지 담당 이사 모드 텍시에(Maud Texier)는 "에너지돔의 기술은 전 세계 지역사회에 안정적이고 저렴한 전력을 제공하는 데 핵심 역할을 할 것"이라고 말했다.

CO₂ 배터리, 리튬이온 대체할 차세대 기술로 부상

에너지돔의 CO₂ 배터리는 기존의 리튬이온 방식과 완전히 다른 방식으로 작동한다. 마치 풍선에 공기를 넣고 빼는 원리를 응용한 것으로, 재생에너지가 풍부할 때 전기를 이용해 이산화탄소를 압축·액화하여 저장하고, 필요할 때 다시 기체로 팽창시켜 터빈을 돌려 전력을 생산한다.

압축된 이산화탄소는 부피가 400분의 1 수준으로 줄어들기 때문에 효율적인 저장이 가능하다. 무엇보다 이 시스템은 최대 24시간까지 연속 방전이 가능하며, 이는 대부분 4시간 이내의 저장 능력만 가진 리튬이온 배터리 대비 큰 장점이다.

에너지돔의 CEO 클라우디오 스파다치니는 “google과의 전략적 협력은 탄소 없는 24시간 에너지 공급이 기술적으로 가능하다는 것을 입증하는 계기”라고 강조했다.

희토류 필요 없는 친환경 확장형 시스템

이 CO₂ 저장 시스템은 리튬이나 희토류 같은 희귀 자원을 사용하지 않으며, 기존 산업 장비를 재활용할 수 있어 확장성 측면에서도 유리하다. 또한 회전식 터빈을 통해 전력망 안정화에 필요한 ‘관성 서비스’도 제공할 수 있다.

에너지돔은 이탈리아 사르디니아에서 2.5MW/4MWh 규모의 실증 설비를 3년 넘게 성공적으로 운영 중이며, 올해 말에는 20MW/200MWh 규모의 상업용 시설도 완공될 예정이다. 이 시설은 약 13,000~15,000가구의 전력 수요를 감당할 수 있는 규모다.

AI가 불러온 전력 대란…해결 열쇠는 ‘장기 에너지 저장’

google의 이번 결정 배경에는 AI 기술로 인한 전력 소비의 폭증이 있다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 전 세계 데이터센터의 전력 소비는 2022년 415TWh에서 2030년 945TWh로 두 배 이상 증가할 전망이다. 이는 2023년 한국 전체 전력 사용량(557TWh)의 1.7배에 달하는 수치다.

google만 해도 2020년 14.4TWh였던 전력 사용량이 2024년 30.8TWh로 두 배 넘게 증가했으며, 특히 2024년 한 해 동안 전력 사용이 전년 대비 27%나 늘었다. 이는 제미나이 AI 모델과 google클라우드 확장에 따른 결과로 분석된다.

이처럼 폭증하는 수요에 따라 '장기 에너지 저장(Long Duration Energy Storage, LDES)' 기술에 대한 관심도 급증하고 있다. 시장조사업체 마켓앤드마켓츠에 따르면, 글로벌 LDES 시장은 2024년 약 6.7조 원 규모에서 2030년 약 14.4조 원으로 연평균 13.6% 성장할 것으로 예상된다. 폴라리스 마켓 리서치와 스트래티스틱스 MRC 역시 유사한 성장 전망을 내놓고 있다.

기존 ESS보다 저렴한 투자비용…기술 혁신 경쟁 가속화

블룸버그 뉴에너지 파이낸스(BNEF)는 CO₂ 배터리를 포함한 LDES 기술 중 일부가 기존 리튬이온 ESS보다 더 저렴하다고 분석했다. 열에너지 저장 시스템의 평균 투자 비용은 kWh당 약 232달러, 압축 공기 기반 저장 시스템은 약 293달러 수준으로, 리튬이온 ESS의 평균 유지비용(304달러)보다 낮다.

google은 2030년까지 24시간 365일 100% 무탄소 전력 사용을 목표로 하고 있다. 그러나 2024년 현재 전 세계 평균 무탄소 전력 비중은 66%에 머물고 있고, 특히 아시아태평양 지역은 12%에 불과해 기술적 해결이 절실한 상황이다.

빅테크, 앞다퉈 청정에너지 전환 가속

google외에도 다른 글로벌 빅테크 기업들은 청정 에너지 확보를 위해 발 빠르게 움직이고 있다. 마이크로소프트는 미국 펜실베이니아의 스리마일아일랜드 원전 재가동에 투자했으며, 아마존은 소형 모듈 원자로(SMR) 기술에 5억 달러를 투입했다. 메타는 장기 원전 전력 공급 계약을 체결해 안정적인 전력 확보에 나섰다.

AI 시대의 시작과 함께, 탄소중립 목표를 달성하려는 기술업계의 경쟁은 더욱 치열해지고 있다. 에너지돔의 이산화탄소 배터리처럼, 친환경적이면서도 확장성 있는 장기 에너지 저장 기술이 향후 지속가능한 디지털 인프라의 핵심 열쇠로 주목받고 있다.

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