백 채의 집과 데이터센터 한 채 — 이 손님의 절약은 어디서 끝나나

전봇대에서 전선 한 가닥이 갈라져 나옵니다. 그 한 가닥에 골목의 집 백 채가 매달려 있습니다. 백 채가 저녁마다 에어컨을 켜고 세탁기를 돌려도, 전선은 여전히 한 가닥입니다.

이번에는 같은 전선에 데이터센터 한 채를 겁니다. 집 백 채가 각자 가장 많이 쓸 때의 전력을 다 더한 값과, 그 한 채가 가장 많이 쓸 때의 전력이 같다고 해 봅시다. 전력망은 무엇을 얼마나 더 깔아야 할까요.

전력망은 발전소에서 콘센트까지 전기를 나르는 한 덩어리 회로망입니다. 업계에서는 계통이라고 부릅니다. 장거리 고압 구간이 송전망, 동네로 들어오는 구간이 배전망이고, 그 사이에서 전압을 낮춰 골목 쪽으로 넘겨주는 곳이 변전소입니다.

전력망이 커질수록 싸지는 것은 쓰는 사람이 많아서가 아닙니다. 그 사람들이 한 설비를 나눠 쓰고, 서로 다른 시각에 쓰기 때문입니다. 그래서 새 손님 앞에서 물을 것은 하나입니다.

• 이 손님이 남과 나눠 쓸 여지가 전력망 안에 얼마나 남아 있는가,
• 아니면 그 여지가 시설 담장 안에서 거의 다 쓰였는가.

1. 도시가 커져도 전선은 그만큼 늘지 않습니다

물음을 던지기 전에 앞엣것부터 확인해야 합니다. 나눠 쓰면 설비가 정말로 덜 드는가. 도시를 통째로 놓고 이것을 재 본 자료가 하나 있습니다.

도시가 두 배로 커져도 전선이 두 배로 늘지는 않습니다. 짐작이 아니라 재 본 숫자입니다. 2007년 한 물리학자 팀이 2002년 독일의 도시 380곳을 놓고 인구와 전선 총 길이를 맞춰 봤습니다. 인구가 늘 때 그 지표가 인구보다 빨리 느는지 느리게 느는지를 한 숫자로 적으면, 전선은 0.87이 나옵니다. 기준선은 1입니다. 1이면 인구와 정비례하고, 0.87이면 사람이 늘어난 만큼 전선이 늘지는 않는다는 뜻입니다.

이 숫자 위에 무엇을 얹을 수 있는지부터 그어 두겠습니다. 0.87은 전선의 길이에 관한 값입니다. 그런데 전력망이 막히는 곳은 길이가 아니라 용량과 건설 시간입니다. 게다가 그 케이블이 송전선인지 배전선인지는 원 논문의 표에도 각주에도 적혀 있지 않습니다. 그러니 이 숫자가 세우는 것은 딱 한 문장입니다. 도시가 클수록 사람 수당 전선이 덜 든다는 것, 그리고 그것이 짐작이 아니라 재어 본 값이라는 것. 이 값은 도시 380곳을 가로질러 견준 결과이지, 어느 도시가 손님 하나를 더 받을 때 무엇이 얼마나 더 드는지를 잰 값이 아닙니다. 손님 하나 단위의 셈은 다른 데서 옵니다 — 애초에 전기를 받는 집과 시설을 하나하나 놓고 설비 크기를 정하는 설계 실무의 계수가 그것을 잽니다.

그러면 그 절약은 어디서 나올까요. 두 곳입니다. 하나는 공간입니다. 한 가닥 전선과 한 대의 변압기를 여러 집이 지나가며 나눠 씁니다. 골목에 집이 열 채든 스무 채든 골목은 하나입니다. 0.87이 증언하는 것은 이쪽입니다.

다른 하나는 시간입니다. 그런데 그 논문은 시간을 말한 적이 없습니다. 저자들이 내놓은 원인은 도시가 자라며 망이 계층적으로 갈라지는 기하학뿐입니다. 그래서 이 글의 논증은 두 단이고, 두 단의 출처가 다릅니다. 공간 쪽은 도시 관측이 받치고, 시간 쪽은 전력공학의 설계 기준에서 따로 가져옵니다.

2. 설계교범은 그 절약을 단계마다 숫자로 적어 뒀습니다

아파트 한 동에 백 세대가 삽니다. 급수관을 백 세대가 동시에 수도를 트는 양으로 짓지는 않습니다. 설계자는 '동시에 쓸 만큼'을 따로 계산해서 관 굵기를 정합니다. 전기도 똑같이 계산합니다.

같은 설비를 나눠 쓰는 사용자들은 가장 많이 쓰는 시각이 서로 흩어져 있습니다. 그래서 합쳐서 필요한 용량이 각자의 최대치를 전부 더한 값보다 작아집니다. 이 글은 이 성질을 엇갈림이라고 부르겠습니다. 실무 용어로는 부등률입니다.

용어를 하나만 더 세우겠습니다. 전기를 받는 한 단위 — 집 한 채, 시설 한 곳 — 를 수용가라고 하고, 그 수용가가 가장 많이 쓰는 순간의 전력을 최대수요라고 합니다. 엇갈림을 숫자로 적은 것이 부등률입니다 — 여러 수용가의 최대수요를 각각 더한 값을, 그 여럿을 한데 합쳐서 잰 최대수요로 나눈 비. 여럿 사이에서 재는 값이라는 것이 이 계수의 전제입니다.

이 계수를 정의하고 값까지 표로 주는 문서가 있습니다. 미 육군과 공군이 함께 쓰는 전기설비 설계교범입니다. 1995년판이고, 표 자체는 1987년에 나온 민간 표준 전기공학 편람에서 옮겨 실은 예시값입니다. 미국 교범의 예시값이지 한국 규정의 수치가 아닙니다.

값은 하나가 아닙니다. 설비 단계마다 다르고, 수용가 계열마다 또 다릅니다. 단계 이름에 낯선 것이 하나 있습니다 — 급전선은 변전소에서 나가 변압기 여러 대에 전기를 나눠 주는 중간 선입니다. 주거 조명 계열을 따라 한 단계씩 올라가 보면 이렇습니다. 개별 수용가 사이에서 2.0, 변압기 사이에서 1.3, 급전선 사이에서 1.15. 세 값을 곱하면 2.99이고, 교범이 수용가에서 변전소까지의 누적값으로 적어 둔 수는 3.0입니다. 곱셈이 표와 맞습니다. 교범도 그림 한 장으로 같은 방식의 곱셈을 보여 주는데, 그림이 쓰는 값은 주거 조명이 아니라 일반 동력 계열의 것입니다.

3.0이라는 값이 뜻하는 것은 이렇습니다. 골목에 흩어진 주거 수용가들의 최대수요를 다 더한 값의 3분의 1만 변전소가 갖추면, 그 부하를 받을 수 있습니다.

3. 같은 최대수요를 한 접속점으로 받으면 어떻게 되나

새 시설이 전력망에 선을 물려 전기를 받기로 확정하는 절차를 접속이라고 하고, 그 선이 물리는 지점이 접속점입니다. 넓게 흩어진 여러 사용자가 아니라 하나의 접속점에서 한꺼번에 큰 전력을 받는 수용가를, 실무에서는 대규모 단일 수용가라고 부릅니다. 데이터센터 한 채가 그 손님입니다. 여기서 '하나'는 시설 안이 단순하다는 뜻이 아니라, 전력망이 보는 접속점이 하나라는 뜻입니다.

다만 표가 세는 단위는 접속점이 아닙니다. 교범의 말로는 한 망 안의 하위 망이고, 실무의 말로는 개별 수용가입니다. 앞의 아파트 한 동이 이 이야기를 뒤집지 않는 것도 그래서입니다 — 백 세대가 전선 하나로 묶여 있어도 표는 그 백을 각각 한 수용가로 세고, 「개별 수용가 사이」 2.0은 그 백 사이에서 벌어들인 값입니다. 무엇을 한 수용가로 세느냐가 갈림길이고, 아파트를 백으로 세는 것은 우리 읽기입니다.

셈의 입력부터 정하겠습니다. 새로 들어오는 수용가들의 최대수요를 모두 더해 X메가와트라고 해 봅시다. X는 설계 입력값이지 실제로 동시에 흐르는 전력이 아닙니다. 엇갈림(부등률)은 그 종이 위의 합계를 실제 첨두, 곧 그 망이 가장 많이 쓰는 순간의 값으로 환산하는 계수입니다. 같은 X가 어느 계열로 들어오느냐에 따라 변전소가 갖춰야 하는 용량이 이렇게 갈립니다.

같은 설계 입력값을 받는데 변전소가 갖춰야 할 용량은 약 2.3배입니다. 서두의 두 그림이 여기서 교범의 두 값이 됩니다. 한 가닥에 매달린 집 백 채가 3.0이고, 같은 전선에 걸린 데이터센터 한 채가 1.32입니다. 접속점이 하나면 나눠 쓸 상대가 없으니 X를 통째로 갖춰야 할 것 같지만, 교범은 대형 수용가에게도 1.32를 줍니다. 그러고도 2.3배가 남습니다.

다만 이 배수를 그대로 들고 나가기 전에 밝혀 둘 것이 둘 있습니다.

하나는 1.32를 읽는 방식입니다. 교범의 저 열은 대형 수용가 한 곳이 아니라 그 부류의 고객들 여럿 사이에 매긴 값으로 읽는 편이 자연스럽고, 우리는 그 값을 시설 하나에 붙여 썼습니다. 앞에서 적었듯 엇갈림은 여럿 사이에서 재는 값입니다. 그러니 시설 하나에 붙인 1.32는 표에 적힌 그대로가 아니라, 우리가 한 단계 옮겨 읽은 값입니다.

다른 하나는 맞세울 계열입니다. 배수는 어느 계열을 맞세우느냐에 따라 흔들리는데, 우리는 그중 배수가 가장 크게 나오는 주거 조명 계열을 헤드라인으로 골랐습니다. 하한은 약 1.65배이고, 어느 열을 골라도 방향은 같습니다.

이 배수가 겨누는 것은 하나입니다. 변전소가 갖춰야 할 용량. 전선의 길이도, 설비비 총액도, 요금도 아닙니다.

사라지는 것이 절약 전부는 아닙니다. 엇갈림은 단계마다 따로 세어지는 값이라, 데이터센터가 전용 변전소를 갖더라도 변전소들 사이에서는 여전히 다른 부하와 섞입니다. 교범은 변전소 사이의 1.1을 대형 수용가에게도 줍니다. 다만 그 단계가 재는 것은 변전소 용량이 아니라 그 위 계통의 용량입니다. 이 손님이 벌지 못하는 것은 수용가에서 변전소로 내려오는 구간의 절약입니다.

반문이 하나 나옵니다. 한국전력은 대형 고객 하나에도 계수를 매기지 않나. 맞습니다. 고압으로 전기를 받는 고객이 전기사용을 신청하면, 한국전력은 공급방안을 검토하면서 수용률이라는 계수를 씁니다. 그 수용가에 붙은 설비용량 대비 실제 최대수요가 얼마인가를 재는 값입니다. 고객이 하나여도 씁니다.

그런데 그것은 위 표의 계수가 아닙니다. 수용률은 한 수용가 안에서 재고, 부등률은 — 이 글이 엇갈림이라 부른 그것은 — 여러 수용가 사이에서 잽니다. 앞의 것은 담장 안쪽을 재고, 뒤의 것은 담장과 담장 사이를 잽니다.

데이터센터 안에도 상쇄는 있습니다. 서버 수만 대가 한꺼번에 최고로 돌지는 않아서, 실현 최대수요가 그 시설 정격용량의 80%에 그치는 경우를 한 전문가는 예시로 듭니다. 그 80%는 부등률이 아니라 수용률입니다. 시설 안쪽에서 이미 한 번 깎인 값이고, 계통이 그 바깥에서 더 깎아 줄 여지가 남았는지는 별개입니다.

그러니 부하의 개수가 문제가 아닙니다. 문제는 이 손님의 절약이 어디까지 가는가입니다. 여기서 절약이란 남과 엇갈려 벌어들이는 상쇄를 말합니다. 그 상쇄가 전력망 안에 얼마나 남아 있는가 — 담장 안에서 거의 끝났다면 전력망이 그 바깥에서 더 깎아 줄 몫도 그만큼 적고, 담장 밖에 남아 있으면 그만큼 벌립니다. 있고 없고가 아니라 얼마나입니다.

4. 그 배수를 채우는 데 드는 것은 돈보다 시간입니다

2.3배는 종이 위의 숫자가 아닙니다. 실물로는 변전소 한 곳이 갖춰야 할 용량이고, 같은 설계 입력값을 받으면서 그만큼을 더 주문해야 한다는 뜻입니다. 그 용량을 대려면 변압기와 급전선도 따라 늘겠지만, 이 글이 센 것은 변전소 쪽 하나입니다. 요즘 그 주문서에 적히는 것은 돈보다 시간입니다.

먼저 선을 하나 그어 둡니다. 아래 숫자들이 대는 것은 그 시간의 크기이지 배수의 원인이 아닙니다. 우리가 모은 지연 사례가 공표한 사유는 기자재 납기와 주민 항의이고, 한국전력이 자체 감사에서 허수로 분류한 접속 신청도 그런 사유에 듭니다. 엇갈림 구조 때문에 줄이 길어졌다고 적은 사례는 그 자료에 한 건도 없습니다.

변압기와 케이블의 납기는 3년 사이에 두 배가 됐습니다. 신규 송전선은 선진국에서도 짓는 데만 4~8년입니다. 계획 착수부터 완공까지로 넓혀 세면 5~15년이라는 자릿수가 나옵니다. 뒤의 둘은 세는 구간이 다르니 어느 쪽이 길다고 견줄 수는 없습니다. 앞은 건설 기간이고, 뒤는 계획과 인허가를 앞에 붙인 전체 기간입니다.

한국에도 실물이 있습니다. 용인 반도체 산업단지에 전기를 넣을 345킬로볼트 북천안~신기흥 송전선은 준공 목표가 "2032년 이후"에서 2036년 12월로 밀렸고, 공표된 사유는 주민 항의입니다. 장기 송변전설비계획 두 판을 견준 수치인데, 우리가 확인한 경로는 매체 한 곳뿐입니다. 지금부터 세면 준공까지 십 년이 더 남습니다.

모자란 것이 전선만은 아닙니다. 미국 동부 전력망을 운영하는 PJM은 새 부하가 새 발전을 앞질러 2030년까지 최대 15기가와트가 모자랄 수 있다고 봅니다. 다만 같은 기관이 2026년 부하전망 보고서에서는 단기 여름 첨두 전망을 오히려 내렸습니다 — 2026년 1.6%, 2028년 2.6%. 10년 장기 전망은 반대로 연 3.6%로 올렸고요. 한쪽만 떼어 인용하면 편향이 되는 쌍입니다. 발전 쪽 제약은 실재하고, 이 글이 센 것은 그 아래층 — 같은 부하를 받는 데 변전소 설비가 얼마나 드는가입니다.

그러니 새 부하를 앞에 두고 물을 것은 크기가 아닙니다. 이 손님의 상쇄가 전력망 안에 얼마나 남아 있는가. 이 축을 그으면 새 부하들이 다시 정렬됩니다.

전기차 충전과 난방의 전기화는 수로 보면 흩어진 부하입니다. 그런데 저녁 귀가 시각에 충전기가 한꺼번에 꽂히고 추워지면 히트펌프가 일제히 켜진다면, 흩어져 있어도 엇갈리지는 않습니다. 서로 맞물린 부하는 수가 늘어도 엇갈림이 그만큼 늘지 않아, 같은 축 위에서 한 접속점으로 들어오는 손님 쪽으로 밀립니다. 여럿은 필요조건이지 충분조건이 아닙니다. 영국 배전 실무의 설계 계수가 전기차와 히트펌프 앞에서 더는 맞지 않을 수 있다는 경고가 학계에서 나와 있는데, 관측된 사실이 아니라 앞을 내다본 경고로 읽어야 합니다.

축을 통계가 아니라 계약으로 옮기는 길도 있습니다. 첨두에 출력을 깎기로 계약하면 그 부하가 설계 첨두에 얹는 몫 자체가 내려갑니다. 유연접속이라 부르는 이 방식은 통계로 못 얻는 상쇄를 계약으로 만들어 냅니다. 그러면 2.3배는 전력망의 구조가 아니라 계약이 없을 때의 기본값이 됩니다. 실제 사례로 거론되는 것은 미국 쪽 셋입니다 — ERCOT의 조절 가능 부하 등록, PG&E의 유연접속 파일럿, 조지아주 규제위원회의 대형 신규 고객 규정. 다만 셋 다 개별 원문까지는 확인되지 않은 자료이고, 그런 계약이 실제 접속 심사에서 설비 정격을 깎아 주는지는 확인하지 못했습니다. 반박이 아니라 공백입니다.

지금 제도가 문턱으로 삼는 것은 이 축이 아닙니다. 큰 시설이 들어오기 전에 전력망이 감당할 수 있는지 미리 받는 심사를 전력계통영향평가라고 하는데, 이 제도는 지정·고시된 지역에서 계약전력 — 쓰기로 계약한 최대 전력 — 이 10메가와트 이상인 시설을 대상으로 합니다. 위치와 크기입니다. 둘 다 셀 수 있고 다투기 어려운 기준이지만, 전력망이 그 부하를 받으려고 무엇을 얼마나 더 깔아야 하는가와는 다른 축입니다.

전봇대에서 갈라진 한 가닥에 집 백 채가 매달려 있었습니다. 같은 전선에 데이터센터 한 채를 겁니다. 각자 가장 많이 쓸 때의 전력을 다 더하면 두 쪽이 비슷할 수 있습니다. 달라지는 것은 그 부하를 받으려고 변전소가 갖춰야 할 용량이고, 교범은 그 차이를 3.0과 1.32라는 두 값으로 적어 두었습니다.

두 값이 재는 것은 절약의 두 갈래 가운데 하나뿐입니다. 길이는 망이 갈라지는 기하가 벌고, 용량은 엇갈림이 법니다. 서두의 0.87은 앞엣것의 측정치이고, 3.0과 1.32는 뒤엣것의 측정치입니다. 한 가닥을 나눠 쓴다는 사실이 용량까지 아껴 주는지는 다른 축의 물음이고, 이 글이 센 것은 뒤엣것 하나입니다.

그래서 백 채였을 때 변전소가 적게 갖춰도 됐던 까닭은 백 채가 서로 다른 시각에 불을 켰다는 데 있습니다. 한 채가 되면 그 시각을 엇갈려 줄 상대가 없어, 「수용가 → 변전소」 구간에서 벌던 몫이 줄어듭니다. 그 위 단계에서는 여전히 다른 부하와 섞입니다.

데이터센터가 전력망에서 막히는 것은 커서가 아닙니다. 이 손님이 벌 수 있는 엇갈림이 담장 안에서 거의 다 끝나, 전력망이 그 바깥에서 더 깎아 줄 몫을 남기지 않기 때문입니다.