AI 확대로 전력 소모 10배 증가… ‘전기 먹는 하마’ 걱정 커져

[토요기획] ‘불덩이’ 데이터센터 어떻게 식힐 것인가
데이터센터 또 다른 과제는 전력확보… 빅테크, 전력망 구축-탄소감축 과제
재생에너지 한계에 ‘SMR’ 부상… 일부에선 “충분한 검증 안돼” 지적

인공지능(AI) 시대 핵심 인프라인 데이터센터는 ‘전기 먹는 하마’로도 불린다. 기존의 정보기술(IT) 서비스와 달리 AI가 활용되면 데이터센터 전력 소모량이 많게는 10배로도 늘어나 전력망 확충 및 증설이 각 국가, 기업들의 시급한 과제로 떠오르고 있다. 특히 AI발 전력난을 풀 해결사로 ‘미니 원전’이라 불리는 소형모듈원자로(SMR)가 큰 주목을 받고 있다.

최근 글로벌 컨설팅 업체 맥킨지가 낸 보고서에 따르면 미국 데이터센터의 전기 수요는 올해 25GW(기가와트)에서 2030년 80GW로 3배 이상으로 뛸 전망이다. 이는 현재 미국 전체 전력 수요의 3∼4%에서 11∼12%로 늘어나는 수준이다. 유럽도 같은 기간 10GW에서 35GW로 증가할 것으로 예상됐다.

AI는 이전보다 훨씬 복잡한 연산이 요구되기 때문에 막대한 전력을 소모한다. 구글에서 한 번 검색 시 평균 0.3Wh(와트시)의 전력이 사용된다면 챗GPT 등 생성형 AI를 쓰면 10배인 2.9Wh가 필요하다고 한다.

문제는 미국, 유럽을 비롯해 전 세계적으로 전력 수요가 갑작스럽게 늘어나며 이를 뒷받침할 공급 인프라가 턱없이 모자라다는 것이다. 데이터센터 인프라를 구축하는 데 드는 시간은 보통 2∼3년가량이다. 맥킨지는 “버지니아, 캘리포니아, 샌타클래라, 피닉스 등 주요 데이터센터 허브에서 새로운 전력을 확보하는 데 소요되는 시간이 늘어나는 추세”라고 했다. 전력 발전보다는 송전망 구축과 관련 인력 부족이 주요 원인으로 지적되고 있다. 2019년만 해도 미국에서 송전 설비를 설치하는 데 평균 4∼6개월이 걸린 반면 지난해에는 이보다 4배가량 늘어난 18∼24개월인 것으로 조사됐다.

한국도 반도체 공장과 데이터센터의 전력 수요에 대응하기 위해 인프라 확대가 시급하지만 송전망 설치 문제로 골머리를 앓고 있다. 수도권 전력 초과 수요를 충당하기 위해 동해안 및 호남에서 발전한 전력을 끌어와야 하지만 주민 반대 및 지방자치단체의 비협조로 계속 지연되는 상황이다.

탈탄소 에너지원을 확보하는 것도 난제다. 구글, 마이크로소프트(MS), 메타 등 빅테크들은 2030년까지 탄소 배출을 0으로 줄이겠다는 ‘넷제로’를 선언했지만 목표 달성 가능성이 불투명하다. 태양광, 풍력 등 재생에너지를 적극 활용할 계획이었지만 낮은 발전 효율과 AI로 인해 급증하는 전력 수요 때문에 오히려 화석연료 의존도가 커졌다. 7월 구글이 공개한 연례 환경보고서에 따르면 지난해 구글이 발생시킨 온실가스 배출량은 2019년 대비 48% 증가했다. 구글은 “2030년까지 넷제로 달성은 매우 도전적인 목표이며 쉽지 않을 것”이라고 했다.

이 같은 어려움에 최근 SMR이 대안으로 부상하고 있다. 탄소 감축이라는 넷제로 목표도 달성하면서 수요지 근처에 직접 짓기 용이해 송전망 이슈도 해소할 수 있기 때문이다. 보통 원전 1기가 1∼1.5GW 규모라면 SMR은 300MW(메가와트) 이하다. 날씨에 따라 발전 기복이 심한 재생에너지보다 효율이 높다는 평가도 받는다.

구글은 지난달 미국 SMR 스타트업인 카이로스파워와 총 500MW 규모의 전력 공급 계약을 맺었다고 발표했다. 2030년 첫 번째 SMR을 가동하고 2035년까지 추가 배치할 계획이다. 아마존도 최근 SMR 개발을 위한 협약 3건을 체결했다고 발표했다. 다만 본격적인 상용화에 이르기까지는 시일이 걸릴 것이라는 지적도 있다. 파이낸셜타임스(FT)는 “SMR의 안전성은 아직 충분히 검증되지 않았고 여전히 구축 비용이 비싸다”고 전했다.

박현익 기자 beepark@donga.com