AI 데이터센터 전력난에 연료전지 뜬다…두산퓨얼셀, 미국서 5014억원 수주

2026년 09월 02일 굿퓨처데일리 서정원 기자

미국 자회사 하이엑시엄에 인산형연료전지 공급…2028년 상반기까지 납품
계약 후 1년 안팎 설치·모듈식 증설…전력망 연결 기다리지 않는 현장형 전원
발전 과정의 열을 냉각에 재활용…향후 수소 전환과 탄소 감축은 과제

두산퓨얼셀이 5014억원 규모의 인산형연료전지 공급 계약을 따내며 미국 인공지능(AI) 데이터센터 전력 시장에 처음 진출한다. AI 데이터센터 건설이 급증하는 가운데 전력망 연결 지연과 전력 공급 부족이 새로운 산업 병목으로 떠오르면서 현장에 빠르게 설치할 수 있는 연료전지가 대안으로 주목받고 있다.

두산퓨얼셀은 두산의 미국 자회사 하이엑시엄과 5014억원 규모의 인산형연료전지(PAFC) 공급 계약을 체결했다고 2일 밝혔다. 하이엑시엄이 미국 내 데이터센터용 연료전지 사업을 수주하면서 두산퓨얼셀이 관련 제품을 공급하게 됐다.

연료전지는 올해 하반기부터 2028년 상반기까지 하이엑시엄에 순차적으로 납품된다. 하이엑시엄은 이를 미국 AI 데이터센터에 설치하고 북미 현지 영업과 엔지니어링, 프로젝트 수행, 시운전, 장기 유지보수 서비스를 담당한다.

이번 계약은 두산퓨얼셀이 국내 중심의 연료전지 사업을 세계 최대 데이터센터 시장인 미국으로 확장한다는 점에서 의미가 있다. AI 모델의 학습과 서비스 운영에는 대규모 전력이 필요하지만 데이터센터가 요구하는 시점에 맞춰 발전소와 송전망을 증설하기는 쉽지 않다.

글로벌 빅테크와 데이터센터 사업자들이 전력이 필요한 장소에 자체 발전설비를 설치하는 온사이트 전원에 관심을 높이는 이유도 여기에 있다. 현장에서 전력을 생산하면 장거리 송전 부담을 줄이고 전력망 접속을 기다리는 시간을 단축할 수 있다.

두산퓨얼셀과 하이엑시엄은 계약 체결 후 약 1년 안에 고객 부지에 연료전지 설치를 마칠 수 있다는 점을 경쟁력으로 내세우고 있다. 데이터센터 건물과 서버가 완성돼도 전력 확보가 늦어지면 가동할 수 없는 만큼 설치 속도가 사업 일정과 수익성에 직접적인 영향을 미친다.

PAFC는 수소와 산소의 화학반응을 통해 전기를 생산하는 연료전지 방식이다. 대형 회전기계 중심의 발전설비와 비교해 소음과 진동이 적고, 날씨의 영향을 받지 않으면서 24시간 연속으로 전력을 공급할 수 있다.

모듈형 구조도 데이터센터에 적합한 요소다. 초기 전력 수요에 맞춰 필요한 용량부터 설치하고 서버와 AI 가속기가 늘어나는 시점에 연료전지 모듈을 추가할 수 있다. 처음부터 최대 규모의 발전설비를 건설하는 부담을 줄이고 실제 전력 사용량에 맞춰 단계적으로 투자할 수 있다는 의미다.

발전 과정에서 나오는 열을 데이터센터 냉각에 활용할 수 있다는 점도 특징이다. 폐열을 흡수식 냉동기나 히트펌프와 연결하면 서버에서 발생하는 열을 식히는 데 사용할 수 있다. 전력 소비가 많은 발전과 냉각을 하나의 에너지 시스템으로 통합하면 데이터센터 전체의 에너지 이용 효율을 높일 수 있다.

두산퓨얼셀은 전북 익산공장을 글로벌 생산 거점으로 활용하고 있다. 현재까지 800㎿ 이상의 연료전지 설치 실적을 확보했으며 연간 약 275㎿ 규모의 생산능력을 갖췄다. 향후 미국을 비롯한 데이터센터 수요가 늘어날 경우 추가 증설도 검토할 계획이다.

이번 수주는 국내에서 축적한 발전용 연료전지 제조 경험과 미국 현지 사업을 담당하는 하이엑시엄의 영업·서비스 역량을 결합한 결과다. 두산퓨얼셀은 제품 생산을, 하이엑시엄은 현지 프로젝트와 유지보수를 맡는 분업 구조를 통해 북미 시장에서 후속 사업을 확대한다는 전략이다.

다만 연료전지를 친환경 전원으로 평가하려면 어떤 연료를 사용하는지 살펴봐야 한다. 현재 일반적인 연료전지 설비는 천연가스에서 추출한 수소를 사용하는 경우가 많아 발전 과정의 대기오염물질은 적지만 탄소 배출에서 완전히 자유롭지는 않다.

천연가스 가격 변동과 장기간의 연료 공급 계약, 설비 유지보수 비용도 사업성을 결정하는 변수다. 데이터센터가 요구하는 높은 가동률을 유지하면서 기존 전력망이나 가스터빈, 배터리 저장장치와 비교해 경쟁력 있는 발전단가를 확보해야 추가 수주로 이어질 수 있다.

두산퓨얼셀은 향후 그린수소 공급망이 확대되면 설비 개조를 통해 수소 연료 모델로 전환할 수 있다고 설명했다. 실제 탄소 감축 효과를 높이려면 저탄소 수소의 안정적인 공급과 가격 경쟁력, 관련 인프라 구축이 함께 진행돼야 한다.

AI 데이터센터 경쟁은 고성능 반도체를 얼마나 확보하느냐를 넘어 필요한 전력을 얼마나 빠르고 안정적으로 공급하느냐의 경쟁으로 확대되고 있다. 이번 계약이 안정적인 설치와 운영 실적으로 이어진다면 두산퓨얼셀은 발전용 연료전지 기업에서 글로벌 AI 인프라 전력 공급자로 사업 영역을 넓힐 수 있을 전망이다.

더 좋은 미래를 위한 콘텐츠 플랫폼 – <굿퓨처데일리>