환경산업연관분석을 이용한 데이터센터 지역 분산의 경제적 파급효과 및 기후영향 = Assessing the Economic and Climate Effects of Regional Data Center Decentralization using an Environmentally Extended Multi-Regional Input?Output Model

국문 초록 (Abstract)

인공지능과 클라우드 서비스의 확산에 따라 데이터센터는 대표적인 전력 다소비 시설로 부상하였으며, 신규 수요의 수도권 집중은 송전망 혼잡과 권역 간 전력 수급 불균형을 심화시키고 있다. 「분산에너지 활성화 특별법」이 시행되었으나, 데이터센터의 권역별 입지가 경제와 기후에 미치는 효과를 동일한 분석틀에서 평가하는 연구는 미흡하였다. 본 연구는 수전 용량 100MW 하이퍼스케일 데이터센터의 권역별 입지가 경제적 파급효과와 기후영향에 형성하는 차이를 비교하고, 분산에너지 정책 수단의 입지 유도 효과를 발전믹스 효과와 가격 효과로 분해하여 권역별 차등 입지 전략의 분석적 근거를 제시하는 데 목적을 둔다. 분석은 한국은행 2020년 지역산업연관표를 수도권과 충남, 전남, 경북, 기타의 5개 권역 17부문 체계로 재구성한 다지역산업연관분석에 온실가스 배출 강도 행렬을 결합한 환경산업연관분석을 통합틀로 구축하여 수행하였다. 전력 부문을 석탄화력, 가스복합화력, 원자력, 신재생의 4개 발전원으로 분리하여 권역별 발전 자원의 구성과 배출 특성을 반영하였다. 분석 대상은 수전 용량 100MW, 전력사용효율 1.54, 연간 전력 소비 약 749GWh의 코로케이션 데이터센터이며, 단일계통한계가격（SMP） 기반의 기본안, 권역별 발전믹스를 반영한 시나리오 A, 권역 한계가격（LMP）을 도입한 시나리오 B의 3단 시나리오로 정책 수단의 효과를 단계적으로 분해하였다. 경제적 파급효과 분석에서 건설 단계의 직접투입액은 약 861십억 원, 운영 단계는 연간 약 111십억 원으로 산정되었으며, 권역별 입지에 따라 생산유발과 부가가치유발, 고용유발의 차등이 확인되었다. 후방연쇄효과를 수요 측 레온티에프 모형의 영향력계수로, 전방연쇄효과를 공급 측 고쉬 모형의 감응도계수로 결합하여 측정한 결과, 수요 측 단독 분석에서 독립형으로 분류되던 발전 부문이 전 산업에 전력을 공급하는 공급주도형으로 재분류되었다. 발전 부문의 재분류는 5개 권역 모두에서 일관되게 성립하였다. 원자력은 발전소를 보유한 권역에서만 공급주도형으로 분류되어 연쇄 유형이 발전소 입지에 조건부로 결정되었으며, 건설업은 모든 권역에서 수요주도형으로 분류되었다. 자기지역 유발효과 분석에서 자기지역 귀착 비율은 수도권 85.8%, 비수도권 71~78%로 산정되어 수요와 공급 산업이 집적된 수도권의 귀착이 가장 높게 나타났다. 공급측 분석의 역외 유발 비중은 수요측 분석보다 권역에 따라 약 16~21%p 크게 산정되었으며, 충남은 레온티에프 역외 유발 19.5%에 대하여 고쉬 역외 유발 40.9%로 약 2배 이상의 격차를 보였다. 비수도권 입지로 발생하는 유발효과의 약 40~44%가 수도권으로 환류되는 단방향 종속 구조가 확인되어, 입지 분산만으로는 권역 균형발전 효과가 충분히 발현되기 어려운 것으로 분석되었다. 기후영향 분석에서 운영 단계의 연간 온실가스유발효과는 시나리오와 입지 권역의 결합에 따라 약 38,900tCO2eq.에서 817,000tCO2eq.까지 차등 산정되었다. 건설 단계의 온실가스유발효과는 후방 공급망에 내재된 고배출 산업의 간접 호출을 통하여 주로 발현되어, 총 효과의 약 81.9%가 간접 배출로 나타났다. 권역 간 기후 격차는 석탄화력 8,365kgCO2eq./백만 원과 원자력 7.5kgCO2eq./백만 원 사이 약 1,118배에 이르는 발전원별 배출강도의 차이에서 비롯되었다. 가스복합화력 2,357kgCO2eq./백만 원과 신재생 17kgCO2eq./백만 원이 그 사이에 분포하였다. 시나리오 분석에서 권역별 발전믹스를 반영하는 발전믹스 효과가 권역 간 기후 격차의 약 96%를, 권역 한계가격에 따른 가격 효과가 약 4%를 좌우하여, 발전 자원의 분포가 입지 효과를 결정하는 일차 요인임이 확인되었다. 권역별 차등 요금제까지 도입되는 시나리오 B의 30년 누적 효과에서 경북은 자기지역 GRDP 약 503십억 원（+22.5%）과 운영 단계 배출량 −89.4%를 동시에 달성하여, 경제 편익과 온실가스 감축이 함께 성립하는 유일한 권역으로 나타났다. 충남은 GRDP +17.7%에도 온실가스가 +92.7% 증가하여 상충하였고, 수도권은 GRDP +20.0%에도 온실가스 감축이 − 3.2%에 그쳤다. 전남은 온실가스 −45.1%의 감축에도 GRDP가 +0.3%에 머물렀다. 전남의 GRDP 정체는 전국 최저 권역 한계가격（약 104원/kWh）에 따른 약 −9.3%의 음（−）의 가격충격이 산출액을 축소시킨 화폐 단위의 측정 현상으로, 전남의 실질 이점은 수도권과의 30년 누적 운영비 격차 약 4,400억 원으로 측정되는 운영비 절감에서 확인되었다. 분석 결과는 「분산에너지 활성화 특별법」 제3조 지산지소 원칙의 회계적, 물리적 반영이 제45조의 권역별 차등 요금제보다 경제효과에서 약 3배, 기후영향에서 약 24배 큰 영향을 형성하였다. 발전믹스의 반영을 일차 수단으로, 가격 유인을 이차 보완 수단으로 설계하는 정책 위계를 제시한다. 권역별로는 경북을 원자력 기반에서 경제와 환경의 동조를 달성하는 우선 입지로, 전남을 산업 생태계 보완을 통하여 환경 우위를 경제 편익으로 전환하는 권역이다. 충남을 발전 자원의 저탄소 전환이 선결되는 권역으로, 수도권을 전력계통영향평가에 기반하여 신규 입지를 관리하는 권역으로 구분하는 차등 입지 전략이 도출된다. 본 연구의 학술적 기여는 다지역산업연관분석과 환경산업연관분석을 결합하고 전력을 4개 발전원으로 분리하여 경제와 기후를 동일한 분석 좌표계에서 비교한 통합틀의 구축하였다. 후방 레온티에프 모형과 전방 고쉬 모형의 결합을 통한 발전 부문의 공급주도형 재분류, 공급기반 분석을 통한 수도권 환류 구조의 정량화에 있다. 정책적 기여는 분산에너지 정책 수단의 효과를 발전믹스 효과와 가격 효과로 분해하여 정책 수단의 위계를 제시하고, 권역별 발전 자원의 분포에 따른 차등 입지 전략의 분석적 근거를 도출한 데 있다. 본 연구는 데이터센터의 분산 입지가 권역 균형 발전과 국가 온실가스 감축목표 이행을 동시에 뒷받침하는 정책 수단으로 기능할 수 있음을 분석 근거와 함께 제시하였다. 다년도 산업연관표에 기반한 동적 분석과 권역별 차등 배출강도를 반영한 정밀 분석, 전력계통 제약을 명시적으로 모형화하는 통합 분석이 후속 연구로 이어진다면, 데이터센터 입지 정책의 분석적 기반이 한층 정교해질 것으로 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구의 배경 및 필요성 1
• 제2절 연구의 목적 6
• 제3절 연구의 내용 및 범위 8
• 제2장 이론적 고찰 11
• 제1절 데이터센터 정의와 산업구조 11
• 제2절 국내외 데이터센터 현황 20
• 제3절 전력시장 구조와 데이터센터 관련 정책 37
• 제4절 국가 온실가스 감축목표 51
• 제5절 선행연구 분석 59
• 제3장 연구방법 71
• 제1절 산업연관분석 71
• 제2절 지역산업연관표 재구성 92
• 제3절 환경산업연관분석과 환경계정 구축 113
• 제4절 데이터센터 분석 대상 및 최종수요 구축 121
• 제4장 데이터센터 입지에 따른 경제적 파급효과 139
• 제1절 생산유발효과 139
• 제2절 부가가치유발효과 147
• 제3절 고용유발효과 158
• 제4절 전·후방 연쇄효과와 권역간 유발효과 165
• 제5절 경제적 파급효과 분석 176
• 제5장 분산에너지 정책에 따른 권역별 파급효과와 정책 제언 181
• 제1절 분산에너지 정책 시나리오 구축 181
• 제2절 권역별 경제적 파급효과 187
• 제3절 권역별 기후변화 영향 205
• 제4절 시나리오별 경제 파급효과 및 기후변화 영향 220
• 제5절 권역별 정책 제언 226
• 제6장 결 론 239
• 제1절 연구 요약 239
• 제2절 연구의 의의 및 한계 242
• 참고문헌 247