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미국 데이터센터들이 배출하는 탄소량이 지난 6년 사이 3배로 늘어나는 등 인공지능(AI)의 확대에 따라 온실가스 배출도 급증하고 있는 것으로 나타났다. 한 해 배출량이 ‘하늘의 기후악당’이라 불리는 항공산업에 필적할 정도다.
최근 미국 하버드대 티에이치 챈 공중보건대학원과 캘리포니아대 필딩 공중보건대학원 연구팀이 공동으로 발표한 논문을 보면, 연구팀이 미국 내 데이터센터 2132개를 조사한 결과 이들이 2023년 9월부터 2024년 8월까지 배출한 탄소량은 1억559만톤(이산화탄소환산량)에 달했다. 이는 2 마이너스통장 최저금리 018년을 기준으로 삼았던 앞선 조사보다 3배가량 늘어난 것으로, 미국 전체에서 에너지 소비로 발생하는 탄소 배출량의 2.18%에 해당한다. 미국 국내 항공산업이 한 해 배출하는 탄소량 1억3100만톤보다 조금 적은 수준이다.
데이터센터의 급증을 이끄는 것은 인공지능 산업이다. 유명한 인공지능 서비스 챗지피티(ChatGPT)가 2022년 전세금상환 11월 출시됐고, 구글, 아마존, 마이크로소프트 등 이른바 ‘빅테크’들이 벌이는 경쟁은 갈수록 격화되고 있다. 이 산업은 발열이 심하고 전력 소모가 큰 데이터센터들을 더 많이 짓도록 요구하는데, 2024년 기준으로 전세계 7945개의 데이터센터가 있으며 이중 2990개가 미국에 있다.
기본적으로 데이터센터의 온실가스 배출은 막대한 양의 전 개인신용등급조회정보 력 사용에서 비롯한다. 이번 연구에서 미국 내 데이터센터들은 전체 192.64테라와트시(TWh)의 전력을 사용한 것으로 나타났는데, 이는 2018년의 두 배 이상이며 2022년 기준 미국 전체 에너지 소비량의 4.59%에 해당한다. 스페인(220테라와트시), 이탈리아(298테라와트시) 같은 일부 선진국의 나라 전체 전력 소비량에도 필적하는 수준이다.
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디지털 서비스, 데이터센터, 전력 사용의 관계를 보여주는 그림. 아카이브 갈무리


특히 연구팀은 빅테크들이 경쟁적으로 늘리고 있는 데이터센터들의 ‘탄소집약도’가 높다는 사실을 지적했다. 탄소집약도는 소비한 에너지에서 발생한 법인대출 이산화탄소의 양을 전체 에너지 소비량으로 나눈 값이다. 화석연료 등 탄소함유량이 높은 에너지를 많이 쓸수록 탄소집약도가 올라간다. 연구팀이 계산한 미국 데이터센터 평균 탄소집약도는 킬로와트시당 538그램(이산화탄소환산량)으로, 국가 전체의 평균인 369그램보다 48% 높았다. 또 데이터센터에서 소비하는 전력의 56%는 화석연료(16%가 석탄)로, 21%는 원전으로 만들어지는 반면 33%만이 재생에너지로 만들어지는 것으로 나타났다.
이는 “데이터센터들이 국가 평균보다 발전원이 ‘탄소집약적’인 지역에 위치하고 있다는 사실을 시사”한다. 지역별로 보면, 가장 많은 데이터센터를 보유한 버지니아(301개)는 가장 많은 양의 전력을 쓰면서 30.08톤의 탄소를 배출했는데, 이 지역 전력수급 당국의 탄소집약도는 576그램에 달했다. 데이터센터가 세 번째로 많은 텍사스(221개)는 9.63톤의 탄소를 배출했는데, 이 지역 전력수급 당국의 탄소집약도는 509그램이었다. 반면 데이터센터가 두 번째로 많은 캘리포니아(248개)는 네 번째로 많은 양의 전력을 쓰면서도 4.7톤의 탄소를 배출했는데, 이 지역 전력수급 당국의 탄소집약도는 373그램으로 상대적으로 낮았다. 연구팀은 “캘리포니아는 화석연료 발전소를 거의 단계적으로 폐지했고, 천연 가스와 재생에너지로 분할된 발전원에 의존한다”고 짚었다.



미국 내 전력수급 당국들이 어떤 발전원에 의존하고 있는지 보여주는 그래프. 아카이브 갈무리


24시간 내내 쉬지 않고 가동한다는 특징 때문에 데이터센터가 탄소집약도가 높은 ‘더 더러운’ 에너지에 의존한다는 지적도 나온다. 논문 저자로 참여한 팔코 바르가글리-스토피 캘리포니아대 필딩 공중보건대학원 조교수는 “(화석연료 등) 더 더러운 에너지는 하루 종일 사용할 수 있”지만 “풍력과 태양광 같은 재생에너지는 그렇게 사용할 수 없다”고 ‘엠아이티 테크놀로지 리뷰’에 밝혔다.
또 다른 논문 저자인 프란체스카 도미니치 하버드대 교수는 “앞으로 환경과 지속가능성을 의식하는 공동체와 ‘빅테크’ 사이의 압력이 커지겠지만, 앞으로 4년 동안은 아무런 규제도 없을 것”이라고 같은 매체에 밝혔다. 도널드 트럼프의 집권, 그 일등공신인 일론 머스크의 영향 등으로 당분간 ‘빅테크’가 별다른 통제 없이 활개를 칠 것이란 예측이다.
최원형 기자 circle@hani.co.kr