데이터센터가 ‘14억명’ 인도만큼 전기쓴다…에너지괴물 된 인공지능

IMF, 글로벌 전력수요 예측
2023년 대비 소비량 5배 급증
美·中이 증가분 80% 차지할것
전력인프라 증설 지연 여파로
MS, 폐원전 재가동 대책 분주

AI 확산으로 전 세계 데이터센터 전력 소비가 급증하며 국가 전력 수급에 부담이 커지고 있다. 사진은 미국 버지니아주에 있는 아마존웹서비스 데이터센터 전경 [EPA = 연합뉴스]

향후 5년 안에 전 세계 데이터센터 전력 소비가 러시아·일본 등 주요 국가 수준을 넘어설 것이라는 전망이 나왔다. 인공지능(AI) 전환이 빠르게 확산하면서 핵심 인프라스트럭처인 데이터센터 수요가 급증할 것으로 예상되는 데 따른 것이다. 데이터센터를 하나의 국가로 고려하면 전력 사용량은 ‘세계 3위 국가’에 해당할 것이라는 관측이다.

7일 국제통화기금(IMF)은 ‘금융과 개발’ 12월호를 통해 이같이 진단했다. IMF에 따르면 전 세계 데이터센터의 전력 소비량은 2023년 약 300테라와트시(TWh)에서 2030년 약 1500TWh로 4배 늘어날 것으로 전망된다. 1TWh는 전력을 1테라와트(TW) 규모로 1시간 동안 사용할 때 소비되는 에너지의 양을 뜻한다. 1TWh는 월 300킬로와트시(kWh)를 쓰는 330만여 가구가 한 달 동안 사용하는 전력에 해당하는 규모다.

전 세계 데이터센터의 전력 소비량을 국가 단위로 환산하면 현재 세계 11위 수준에서 인도에 해당하는 3위권으로 급상승할 것으로 전망된다. 데이터센터는 이미 전 세계 전력 공급의 약 1.5%를 사용하고 있으며, 이는 영국 전체 전력 소비량과 비슷한 규모다. AI 활용이 확대되면서 전력 소비에서 차지하는 비중은 더욱 빠르게 늘어날 것으로 보인다.

티이스 판데흐라프 겐트대 국제정치학 교수는 보고서를 통해 “국제에너지기구(IEA)는 데이터센터 전력 수요가 2030년까지 2배 이상 증가할 것으로 보고 있다”고 말했다. 이어 “현재 운영되고 있는 데이터센터 중 가장 큰 ‘하이퍼 스케일’ 데이터센터는 수십 메가와트(㎿)의 전력을 필요로 하는데, 이는 작은 도시 하나와 맞먹는 수준”이라며 “다음 물결은 훨씬 거대한 기가와트(GW) 단위 프로젝트”라고 설명했다.

향후 데이터센터 전력 소비는 미국·중국이 이끌 전망이다.

IEA 분석에 따르면 2030년까지 증가하는 데이터센터 전력 소비의 약 80%가 미국과 중국에서 발생할 것으로 예상된다. 그만큼 AI를 둘러싼 미국·중국의 대결이 치열한 셈이다.

미국의 데이터센터 전력 소비는 2024년 대비 약 240TWh 증가할 것으로 예상된다. 증가율은 130%에 달한다. 이를 역산하면 미국의 2024년 데이터센터 전력 소비는 약 185TWh 수준으로, 2030년에는 425TWh 안팎으로 확대된다. 중국의 증가 폭도 크다. 중국은 2024년 대비 약 175TWh 늘어 증가율이 170%에 이르며, 2024년 약 100TWh 수준에서 2030년에는 280TWh 안팎으로 늘어날 것으로 추정된다. 판데흐라프 교수는 “AI 경쟁의 최전선에 선 미국과 중국의 경쟁은 점점 더 지정학적 양상을 띠고 있다”고 설명했다.

이에 따라 전력 수급 부담이 자연스럽게 커질 예정이다.

판데흐라프 교수는 “미국과 일본의 경우 향후 수년간 발생할 신규 전력 수요에서 거의 절반을 데이터센터가 차지할 가능성이 있다”며 데이터센터가 국가 전력 수급 구조에서 차지하는 비중이 빠르게 커지고 있다고 지적했다. 이어 “세계 최대 데이터 허브로 꼽히는 미국 버지니아주 북부에서는 데이터센터가 이미 주 전체 전력의 약 4분의 1을 소비하고 있으며, 이로 인한 전기요금 상승 문제가 주지사 선거의 핵심 쟁점으로 부상한 바 있다”고 설명했다. 아일랜드의 상황도 비슷하다. 아일랜드의 데이터센터는 국가 전체 전력의 5분의 1 이상을 사용하고 있어, 선진국 중 가장 높은 비중을 기록하며 전력 인프라에 상당한 부담을 주고 있다는 평가가 나온다.

AI 확산으로 전 세계 데이터센터 전력 소비가 급증하며 국가 전력 수급에 부담이 커지고 있다. [사진 = 연합뉴스]

IEA는 특히 데이터센터 산업의 급격한 성장 속도와 전력 인프라 확충 속도 사이의 격차가 확대되고 있다고 우려했다. 데이터센터는 보통 2~3년 내 가동이 가능할 정도로 빠르게 확장되지만, 전력 인프라는 장기간의 계획 수립과 인허가 절차, 막대한 선투자 등이 필요해 신속한 대응이 어려운 구조라는 점을 지적했다. IEA는 “데이터센터는 대도시 인근에 밀집하는 경향이 있고, 단기간에 대규모 전력 수요를 추가로 유발하는 특성이 있다”며 “이에 따라 발전·송전·배전 설비 확충이 제때 이뤄지지 않으면 지역 전력망에서 병목 현상이 발생할 수 있다”고 설명했다.

판데흐라프 교수는 전력 수요가 급증하는 상황에서 빅테크 기업들이 자체적인 에너지 조달 전략을 강화하고 있다고 분석했다. 그는 “일부 기업은 전력망 의존도를 낮추기 위해 데이터센터 내부에 자체 발전 설비를 구축하거나 차세대 에너지 기술에 직접 투자하고 있다”며 “마이크로소프트(MS)는 소형모듈원자로(SMR) 도입은 물론, 펜실베이니아주 스리마일섬과 같은 폐쇄된 원전을 인수해 재가동하는 방안까지 검토한 것으로 알려졌다”고 설명했다. IEA 역시 “전력망 운영 효율화를 통해 일정 부분 대응할 수는 있지만, 데이터센터 전력 소비의 절대적인 증가 속도를 상쇄하기에는 분명한 한계가 있다”고 지적했다.