[AI+에너지 이슈] AI의 어마어마한 전력 소모량, 테크가 풀어야 할 숙제

[녹색경제신문 = 박진아 유럽 주재기자] 2024년 한 해 사이에만 전 세계 인터넷 사용자들이 챗GPT 대화형 인공지능 서비스 플랫폼에 입력한 프롬프트 수는 무려 3,650억 개에 달했다고 한다. 

세계에서 가장 많이 사용되는 검색 엔진인 구글(Google)이 그와 동일한 수의 검색어 입력 건수를 기록하기까지 10년이 걸렸다고 한다는 사실과 비교해 볼 때 챗GPT AI 챗봇의 대중 수용도와 사용 건수는 과거 그 언제에도 보지 못한 폭발적 수치다.

챗GPT, 구글 제미나이(Google Gemini) 등 최근 인터넷 사용자들이 일상과 업무에서 어느새 검색 엔진 보다 더 자주 즐겨 사용하기 시작하고 있는 AI 챗봇의 그 같은 인기와 사용 규모 뒤에는 한 가지 불편한 진실이 숨어있다. 

편리함과 친근함으로 정보와 조언을 제시해주고 문서까지 작성해주는 AI 챗봇이 작동하는 데에는 너무 많은 에너지와 물이 소모된다는 사실이 바로 그것이다. 

AI 산업의 에너지 소모는 글로벌 온실가스 배출량 증가를 야기한다. 마이크로소프트는 데이터 센터 구축 확장이 본격화한 2020년 이후로 대기 중 이산화탄소 배출량이 30%가까이 증가했다고 보고했다. 구글도 2019년 대비 2023년 업체가 배출한 온실가스량이 약 50% 늘었다고 보고했는데 그 이유를 데이터 센터의 에너지 수요 증가 때문이라고 밝혔다.

에너지 부문 비영리 연구소인 일렉트릭 파워 리서치 인스티튜트(Electric Power Research Institute, 줄여서 EPRI, 본사: 美 캘리포니아, 팰로앨토 )에 따르면, 디지털 사용자가 챗GPT에 입력한 매 프롬프트 마다 2.9와트/시 전력이 소모된다고 한다. 1회 구글 서치 검색어를 입력해 검색 결과를 얻을 때마다 0.3 와트/시가 소모되는 것에 비할 때 챗GPT는 질의 응답을 수행하는 데 기성 검색엔지보다 약 10배의 에너지를 필요로 한다는 얘기다.

2025년 봄 기준 매일 약 90억 명이 챗GPT를 비롯한 AI 챗봇 앱을 이용해 검색에 활용하고 있다는 사실에 비춰 전 세계는 매년 연간 10 톤 와트/시 규모의 전력이 매년 추가로 필요해질 것이라 전문가들은 전망한다.

AI 산업은 인공지능 모델을 훈련시키고 운영하는 데 있어 데이터 센터에 의존해야 하는 만큼 데이터 센터는 전기 수요 급증의 가장 큰 원인을 제공한다. 2023년 한 해 동안 AI 챗봇 서비스를 지원한 전 세계 데이터 센터에서 사용한 전력량은 독일과 프랑스 두 나라 국민들이 한 해 동안 사용한 총 에너지 사용량과 맞먹는 규모라고 한다.

AI의 물 사용량도 상당하다. 가령, 챗GPT와 십수 번 질문과 응답을 주고 받을 경우 청바지 한 벌을 생산하는데 드는 물의 양이 소모된다고 한다. 참고로, 공정 기술과 면화 재배 및 염색 과정에 따라 청바지 한 벌이 완성되기까지 약 4,000~8,000리터의 물이 사용된다.

향후 AI 챗봇이 전통적 검색 엔진과 기타 디지털 서비스 전반을 더 광범위하게 대체해 나갈 것으로 예상되는 가운데, AI 데이터 센터의 막대한 에너지 및 수자원 소모 문제는 결국 테크 혁신으로 해결해야 한다는 목소리가 나오고 있다.

예를 들어, 前 아마존 창업자이자 베이조스 어스 펀드(Bezos Earth Fund) 비영리 자선 기관 설립자인 제프 베이조스(Jeff Bazos)는 최근 AI 데이터 센터용 에너지와 수자원 공급용 시스템을 업그레이드하는데 테크 업계가 투자를 계속해야 한다고 주장했다.

그는 ‚AI 산업을 글로벌 에너지난의 주범이라고 비난할 것이 아니라 광범위한 환경 및 에너지 시스템의 일부라고 인식할 필요가 있다’고 말하면서, 데이터 센터에 녹색 신재생에너지 공급, 테크 기업들의 투명한 에너지 데이터 보고, 에너지 효율적 AI칩 설계, 일일 피크시간 부하 조절・분산 기술 등 디지털 기술 혁신을 통해서 에너지 낭비 원인을 상쇄하여 에너지 이슈를 해결해야 한다고 제시한다.

AI 산업이 지구의 기후와 환경에 더 무거운 부담을 주지 않으면서 지속가능한 발전을 계속하려면 테크로 해결해야 한다는 논리다. 예컨대, 2010년대부터 미국과 유럽에서 백열등 전구 대신 LED 전구로 대체한 정책 덕분에 글로벌 인구 증가와 가전 사용률 증가에도 불구하고 전력 소비량 오름세 증가를 막을 수 있었던 것처럼 말이다.

AI가 인류의 새로운 산업 동력이 됐다는 현실을 거역할 수는 없다. 

AI 기술 혁명 초기 단계인  지금, AI 업계는 신재생에너지 공급망 확대, 효율적 칩 디자인, AI 업무 부하 및 전력 수요를 제어하는 유연한 전력망 기술, 데이터센터 폐열 재활용 등 AI 최적화(AI optimization) 전략으로 접근하고, AI 기술을 기후 변화와 지구 지속가능성 달성을 위해 녹색 친환경 업계와 ESG 경영 전략 수립에 중요한 도구로 활용하는 것이 관건이다.