하나증권 "AI 메가프로젝트, 국내 ESS 수요 연 7GWh 이상", LG에너지솔루션, 삼성SDI, 한중엔시에스 매수 의견

하나증권이 6일 발표한 2차전지 산업 분석 보고서에서 대한민국 AI 데이터센터 메가프로젝트와 반도체 팹 증설이 맞물려 국내 에너지저장장치(ESS) 배터리 수요가 향후 10년간 연평균 최소 7GWh 이상에 달할 것으로 전망했다.

보고서는 2025년 발표된 제11차 전력수급기본계획과 에너지연구원 기본연구(25-23)를 근거로 제시했다. 에너지연구원은 2038년 재생에너지 확대에 따른 잉여전력이 연간 12.5TWh에 이를 것으로 예측하며, 이를 해소하기 위해 총 20GW(119.4GWh) 규모의 ESS 구축이 필요하다고 분석했다. 이 중 LFP 배터리로 14GW(77.4GWh)를 충당하는 방안이 제시됐다. 이를 2027년부터 2038년까지 12년으로 나누면 연평균 6.5GWh의 LFP ESS 신규 설치가 필요하다는 계산이 나온다.

하나증권은 여기에 메가프로젝트의 데이터센터 및 반도체 팹 수요까지 더하면 실제 ESS 수요는 이보다 훨씬 클 것으로 봤다. 11차 전기본은 2026년 발표된 메가프로젝트의 AI 데이터센터 전력 급등락 및 반도체 공장 전력 증가분을 반영하지 않았기 때문이다. 보고서는 "12차 전기본에서는 예상 ESS 수요가 더 크게 늘어나는 것이 확정적"이라며 연평균 7GWh 이상을 하한선으로 제시했다.

데이터센터 관련 ESS 수요는 SK 5GW, GS 2.4GW, 네이버 1GW 등 총 8.4GW 규모 1단계 계획을 바탕으로 산출됐다. SK그룹은 이를 2035년까지 총 18.4GW로 확장한다는 방침이다. ESS 결합비율 20%와 4시간 지속시간(Duration)을 적용하면 2035년까지 데이터센터향 누적 ESS 수요는 14.4GWh에 달한다. 반도체 공장의 경우 삼성전자(8.3기)와 SK하이닉스(5.5기)의 팹 증설 계획을 기반으로 2040년까지 약 4.1GWh의 ESS 수요가 도출됐다.

보고서가 ESS를 단순 저장 장치가 아닌 핵심 인프라로 주목하는 배경에는 AI 추론 컴퓨팅의 전력 특성이 있다. 추론 작업이 시작되면 GPU 사용률이 급격히 상승하며 순간적으로 수백 MW 규모의 전력 급등이 발생한다. 작업이 끝나면 수요가 급감하는 구조다. 전력망은 이 같은 최대 부하에 맞춰 설계될 수밖에 없고, 결과적으로 상당한 잉여전력이 발생한다. ESS는 이 잉여전력을 저장했다가 피크 시간에 방출하는 역할과 함께, 급격한 부하 변동을 흡수하는 그리드 버퍼(Grid Buffer) 역할을 동시에 수행한다.

한국이 AI 팩토리 입지로서 갖는 강점도 ESS 수요 전망을 뒷받침하는 요소다. 한국의 연간 호당 정전시간(SAIDI)은 10분 미만으로 40분 이상인 미국·유럽 대비 압도적으로 낮다. 송배전 손실률 역시 3.5%로 OECD 평균(6%대)의 절반 수준이다. SK텔레콤이 엔비디아 멀티테넌트 AI팩토리를 2027년 가동 목표로 건설 중이고, 삼성SDS가 오픈AI·앤트로픽과 AI팩토리 임차 논의를 진행 중인 것도 이런 맥락에서 읽힌다.

배터리 3사의 대응 준비도 가시화되고 있다. LG에너지솔루션은 국내에서 LFP 배터리 라인 가동을 준비 중이며 2027년 초부터 1GWh 규모 생산에 돌입, 단기간 내 5GWh 수준 대응이 가능할 것으로 추정된다. 삼성SDI는 현재 울산에 약 10GWh ESS 공장을 보유하고 있으나 전량 삼원계 체제여서 LFP 전환이 과제로 남아 있다. 미국에서 2026년 말 LFP 생산 예정인 만큼 기술 이전에는 큰 장벽이 없다는 평가다. SK온은 서산 7GWh 공장 중 3GWh를 ESS LFP 라인으로 전환 중이며, 지난 2월 국내 제2차 ESS 중앙계약 시장 입찰에서 전체 물량(565MW)의 절반인 284MW를 확보했다.

다만 이 같은 장밋빛 수요 전망에는 따져봐야 할 변수들이 있다. 보고서가 제시한 연평균 7GWh 이상이라는 수치는 국내 배터리 업체들의 현재 글로벌 ESS 연간 출하량(10GWh 미만)과 맞먹는 규모다. 반면 2027년 예상 글로벌 출하량은 30GWh 이상으로 급증한다. 국내 수요가 전체 사업에서 차지하는 비중 자체는 크지 않을 수 있다는 의미다. 또한 보고서가 적용한 ESS 결합비율(20%)과 지속시간(4시간)은 낙관적 시나리오에 가까운 중간값으로, 실제 프로젝트 계약 조건에 따라 수요 규모는 크게 달라질 수 있다.

메가프로젝트의 투자 집행 속도 역시 변수다. SK 5GW를 포함한 8.4GW 규모 1단계 계획이 발표됐지만, 대규모 인프라 프로젝트는 인허가·계통 연계·자금 조달 일정이 당초 계획 대비 지연되는 사례가 적지 않다. 재생에너지 확대에 따른 잉여전력 발생 규모 역시 전기본마다 수정을 거치는 추정치다.

하나증권은 ESS 수혜 기업으로 LG에너지솔루션(목표주가 48만원), 삼성SDI(목표주가 66만7000원), 한중엔시에스 등을 꼽으며 매수를 권고했다. 삼성SDI의 ESS 부문은 2026년 2분기 영업이익 2490억원(OPM 32%)을 기록하는 등 회복세가 뚜렷하다. 연간으로는 2025년 -470억원에서 2026년 3280억원으로 흑자 전환이 예상된다.