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[서울=뉴스핌] 배상희 기자 = 인공지능(AI) 시대가 본격 도래하며 데이터 센터(DC)의 전력 수요가 급증하고 있다. 늘어나는 전력 수요에 대응해 새로운 에너지원을 확보하고 에너지 효율을 높이는 것은 더 이상 늦출 수 없는 전세계 산업계의 급선무 과제가 됐다.

그 가운데 고체산화물연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)는 이러한 시대적 요구에 대응해 데이터센터에 전력을 공급할 새로운 해법으로 부상했다.

AI 시대가 낳은 새로운 거대 블루오션이 될 SOFC 시장의 성장성과 투자가치에 대한 시장의 긍정적 평가가 이어지는 가운데, 핵심 테마주를 중심으로 포착할 수 있는 투자 기회를 진단해 보고자 한다.

◆ '3세대 연료전지' SOFC 3대 강점 부각

'SOFC'는 고체 상태의 전해질을 사용하는 제3세대 연료전지로, 고분자전해질형 연료전지(PEMFC)와 함께 미래의 중점 개발 대상으로 꼽힌다.

600~1000℃의 고온에서 연료를 산화시켜 전기를 생산하는 방식의 연료전지로 크게 다음의 3가지 특징을 지닌다.

가장 큰 특징은 높은 효율성이다. 에너지 변환 효율은 최대 60%에 달하는데, 이는 기존의 전통적 발전 방식보다 높은 수준이다. 또한 연료 적응성이 뛰어나 수소, 천연가스, 메탄올 등 다양한 연료를 사용할 수 있다. 환경 친화성 또한 주요 장점으로, 오염 물질의 배출이 거의 없어 전세계적인 '탄소중립' 기조 하의 친환경 에너지 발전 추세에 부합한다.

응용 방향으로는 주로 데이터센터로의 전력 공급이 주목 받고 있다. SOFC는 효율성과 안정성이 높아 데이터센터의 새로운 전력 공급 솔루션으로 떠올랐다. 

◆ AIDC 수요 급증, SOFC 필요성 확대

컴퓨팅파워(연산) 시스템 완성의 종착지는 결국 전력이다.

AI 기술의 급속한 발전으로 전세계 데이터센터(DC)의 전력 소비가 빠르게 증가하고 있다. 특히 북미처럼 전력 시스템의 여유가 크지 않은 지역에서는 전력 공급 문제가 점점 더 심각해지고 있다.

글로벌 시장조사기관 '협동연구그룹(協同研究集團)'이 공개한 데이터에 따르면, 올해 2분기 말까지 미국은 약 522개의 초대형 데이터센터를 보유하고 있으며, 이는 전세계 컴퓨팅 파워 시장의 약 55%를 차지하는 수준이다.

골드만삭스는 미국이 인공지능 산업의 급성장을 뒷받침하기 위해 약 50GW의 전력 용량(약 4000만 가구의 전력 수요에 해당)을 추가 확보해야 한다고 진단했다. 업계 전문가들은 미국의 전력난이 향후 3~5년 정도 지속될 것으로 보고 있다.

급격히 증가하는 에너지 소비량을 감당하기 위해 새로운 에너지 확보 경로를 개척하고 에너지 효율을 높이는 것은 산업계의 필수 과제가 되고 있다. 그 가운데 SOFC는 전력난을 해결해줄 새로운 대안으로 부상하고 있다.

중국 대형 투자은행(IB)인 중금공사(中金公司∙CICC)는 보고서를 통해 SOFC 연료전지 시스템이 데이터센터 전력 공급의 새로운 해법이 될 것이라고 진단했다. 아울러 2026~2030년 북미 데이터센터의 SOFC 설치 규모가 연평균 0.5GW에서 1.25GW 사이에 이를 것으로 예측했다.

SOFC는 연료 적응성이 높고 환경 친화적이며 배치가 유연하다는 특성을 지녀, 고정식 발전뿐 아니라 가정용 소형 열병합발전, 교통 및 휴대형 발전 등 다양한 분야에서 응용 가능성이 크다는 평가다.

◆ 전세계 SOFC 시장, 29~37% 성장률 전망

글로벌 시장조사기관 그랜드 뷰 리서치(Grand View Research)에 따르면 2023년 전세계 SOFC 시장 규모는 6억2000만 달러였고, 2024년부터 2030년까지의 연평균복합성장률(CAGR)은 36.8%로 2030년 시장 규모는 40억5400만 달러에 달할 것으로 예상된다. 국가별로는 미국이 가장 빠른 성장세를 보이는 가운데, 그 뒤를 유럽과 중국이 이을 전망이다.

중국 시장조사기관 QY리서치(QY Research)는 같은 기간 전세계 SOFC 시장의 CAGR을 28.9%로 추정했으며, 2030년 SOFC 시장 규모가 761억 위안(약 106억 달러)에 이를 것으로 분석했다.

기관별로 수치 상의 차이는 존재하지만, 모두 SOFC 시장이 향후 10년 동안 뚜렷한 고속 성장세를 보일 것임을 시사한다는 점에서는 궤를 같이 한다. 

2025년의 상업 모델 혁신 추세를 살펴보면, SOFC 산업은 단일 장비 판매에서 '에너지 서비스+금융+디지털화' 통합 솔루션으로 전환되고 있다. 분산형 에너지서비스(EaaS, Energy as a Service) 모델이 부상하고 있으며, 특히 산업·상업용 사용자 측에서 실제 사용 전력량에 따라 요금을 지불하는 방식으로 초기 투자 문턱을 낮추고 시장 침투율을 높이고 있다.

열병합발전(CCHP) 시스템이 핵심 개발 방향으로 꼽히며 데이터센터, 병원, 산업단지 등 고에너지 소비 시설에서 전체 에너지 이용 효율이 85%를 넘을 것으로 예상된다.

광둥(廣東)성은 SOFC 분산형 발전 설비 개발을 적극 추진하고, 고온연료전지를 활용한 CCHP 생산 시범 프로젝트를 촉진하겠다고 명확히 밝혔다.

수소에너지 연계형 상업 모델도 빠르게 구현되고 있다. SOFC는 수전해 수소 생산 시스템과 연계되어 양방향 에너지 전환을 실현함으로써 전력망 조정 능력과 경제성을 향상시킨다.

또한 정책 주도로 추진되는 도시 규모의 종합 에너지 클러스터 구축도 새로운 모델로 부상하고 있다.  

산둥(山東)성의 '수소를 만 곳의 가정에 보급(氫進萬家)'이라는 타이틀의 과학기술 시범 사업과 '포산(佛山) 수소에너지 커뮤니티 프로젝트'는 태양광, 에너지 저장, 수소 저장·운송, 스마트 제어 시스템을 통합해 다중 에너지 상호보완과 지역 에너지 자립을 구현하고 있다. 디지털 트윈(실재하는 사물 또는 시스템을 가상공간에 구현하는 기술)과 원격 모니터링 기술이 SOFC 시스템 운영·유지에 적용되어 시스템 가용률과 고객 서비스 대응 속도를 높여줄 전망이다. 

<AI 시대 新 블루오션 'SOFC'② A주 테마주 투자가치 상승>으로 이어짐.

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pxx17@newspim.com