기획 | 생성형 AI의 그늘: 데이터센터
- Theodore
- 2월 7일
- 2분 분량
2025-02-07 최민욱 기자
데이터센터의 구축
생성형 AI의 폭발적 수요로 전 세계 데이터센터 건설 붐이 가속화되고 있다. 2025년 현재, 미국 버지니아주는 전 세계 인터넷 트래픽의 70%가 집중되는 '데이터센터 계곡'으로 변모했다. 전 세계 인터넷 트래픽의 상당 부분을 처리하는 역할을 맡고 있으며, 이와 함께 담수 부족 등 환경적 부담이 발생하고 있다. 2023년 기준 이 지역의 데이터센터 수는 4년 전 대비 59% 이상 증가했으며, 이는 가뭄 악화와 생태계 파괴의 직접적인 원인으로 지목된다.
국내의 경우에도 데이터센터의 다수 시설이 수도권에 집중됨에 따라 지역별 전력 수급 불균형 문제를 야기할 가능성이 제기되고 있다. 건설 과정에서는 콘크리트와 철강 등 건축 자재 사용으로 인한 탄소 배출이 상당하여, 지속가능한 발전을 위한 건설 기술과 환경 관리 체계의 개선이 요구되고 있다.
데이터센터 운영을 위한 고압 전력망과 냉각 시스템 구축은 추가적인 환경 부담을 유발한다. 해외 일부 사례에서는 냉각을 위해 대량의 물이 사용되어, 물 자원 관리 측면에서 우려가 제기되고 있다. 전력망 증설을 위해 필요한 송전 시설 역시 화석연료 기반의 설비를 동반하는 경우가 많아, 추가 탄소 배출 문제를 야기할 수 있다.
AI 칩 제조에 필수적인 탄탈럼과 코발트 등 희토류는 주로 개발도상국에서 채굴되고 있으며, 이 과정에서 발생하는 산림 훼손과 환경 오염 문제가 지속적으로 제기되고 있다. 또한, 일부 보고서는 채굴 과정에서 아동 노동과 같은 사회적 이슈가 동반될 가능성을 경고하고 있다. 더불어 데이터센터 장비의 비교적 짧은 사용 주기는 전자폐기물 증가와 관련된 환경 문제로 이어지므로, 폐기물 관리 및 재활용 체계의 강화가 시급한 과제로 인식되고 있다.
데이터센터의 운영
생성형 AI는 학습 및 추론 과정에서 상당한 양의 전력을 소비한다. Google 검색 요청 당 약 0.3Wh의 전력이 소모되는 반면, ChatGPT와 같은 생성형 AI 서비스는 한 번의 질문·응답 요청마다 약 2.9Wh의 전력을 소비하는 것으로 추정된다. 이러한 차이는 AI 서비스 확산에 따라 전력 소비량이 기하급수적으로 증가할 것임을 시사한다. 또한, AI 서버와 데이터센터의 보급 확대는 전체 전력 수요 증가에 직접적인 영향을 미치며, 업계 전문가들은 이에 따른 전력 공급망 부담과 온실가스 배출 증가에 주목하고 있다.
또한 많은 데이터센터가 여전히 화석연료 기반 발전소에서 공급받는 전력을 사용하고 있어, AI 관련 전력 소비 증가는 온실가스 배출 및 전력 공급 안정성에 부담을 주고 있다. 세계에서 데이터센터가 가장 밀집된 지역인 버지니아주에 전력을 공급하는 도미니언 에너지는 부족한 전력 발전에 대해 재생에너지가 아닌 천연가스를 대안으로 제시했으며 미시시피주에 위치한 아마존의 데이터센터에 전력을 공급하기 위해 엔터지는 754MW 규모의 천연가스 발전소 건설을 시작했다.
데이터센터의 안정적 운영에는 서버 냉각이 필수적이며, 이 과정에서 많은 양의 깨끗한 물이 필요하다. 연구에 따르면, 챗GPT와 같은 대화형 AI와 상호작용할 때마다(25~30문답) 약 500ml의 냉각수가 소비된다는 계산 결과가 있다. 데이터센터는 기기 온도 유지와 습도 조절을 위해 깨끗한 담수를 사용하므로, 물 사용 효율화 및 재활용 기술 도입이 매우 중요하다. 이러한 물 소비 증가는 지역의 물 자원 관리에도 부담을 줄 수 있어, 친환경 냉각 시스템 도입과 물 사용 공개가 필요하다.
데이터센터의 파급
데이터센터의 증설은 지역 전력 인프라에 큰 부담을 주고 있다. 기존 인터넷 서비스보다 AI 기반 서비스의 요청당 전력 소비량이 월등히 높아지면서, 전력 공급 체계에 과부하가 누적되고 있다. 게다가 AI 데이터센터는 여전히 화석연료 기반 발전에 의존하는 비중이 높아, 이로 인한 온실가스 배출이 증가하고 전력망의 안정성이 저해될 위험이 있다.
데이터센터는 막대한 전력 사용과 함께, 서버 작동 시 발생하는 폐열이 주변 환경에 직접적인 영향을 미친다. 실제로 데이터센터 내에서 발생하는 폐열은 초당 50℃ 이상의 고온을 유지하는 경우가 있으며, 이 온도가 방치되면 인접한 생태계의 온도 변화 및 생태계 교란이 우려된다. 독일 환경부의 조사에 따르면 전 세계 데이터센터의 폐열 재활용률은 겨우 12% 수준이다.
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