AI 패권, 에너지 전쟁에서 승리하는 기업이 될 수 밖에 없는 이유

 

인공지능(AI)는 우리 생활 전반에 걸쳐 혁신을 불러오며 많은 분야에서 가치를 창출하고 있지만, 이 기술이 발전함에 따라 예상치 못한 장애물도 드러나고 있습니다. 바로 에너지 문제입니다. AI 기술의 발전을 가로막는 가장 큰 장애물 중 하나로 '전기'가 부각되고 있습니다.

 

인공지능(AI) 기술이 점점 더 발전함에 따라, 데이터 센터에서 막대한 양의 전력소모가 요구되며 특히 자연어 처리 모델과 같은 거대 언어 모델의 경우 일반 포털 검색에 비해 최대 25배까지 더 많은 전력을 필요로 합니다. 이러한 증가하는 에너지 수요를 해결하기 위해 기업들은 다양한 전략을 모색하고 있으며, 이는 주로 소형 원자로(SMR)와 AI 특화 반도체 개발로 이루어지고 있습니다.

 

오늘은 AI 시대의 승패를 좌우할 에너지 전쟁의 현황을 살펴보겠습니다.

AI의 전기 수요를 충족하기 위한 원전의 부활

1979년 미국 펜실베니아주 스리마일섬 원자력발전소에서 발생한 사고는 원자력 안전성에 대한 의문을 제기하며 전 세계적으로 원전 산업에 큰 타격을 주었습니다. 이후 스리마일섬 원전은 가동을 중단했지만, 최근 마이크로소프트의 투자로 다시 가동 준비에 들어갔습니다.

 

마이크로소프트는 스리마일섬 원전을 보유한 에너지 기업 콘스텔레이션 에너지와 계약을 체결하여, 향후 20년간 전력을 직접 구매하기로 했습니다. 이 투자로 스리마일섬 원전은 2028년부터 재가동될 예정이며, 이는 80만 가구 이상에 전력을 공급할 수 있는 837메가와트의 에너지를 생산하게 됩니다.

 

이처럼 AI의 급증하는 전기 수요를 충족하기 위해 폐쇄된 원전까지 되살리고 있는 이유는 데이터 센터의 막대한 전력 소모 때문입니다. AI 기반 서비스의 전력 소비량은 기존 인터넷 서비스보다 10배 이상 많으며, 생성형 AI, 이미지 생성, 고성능 연산 등을 위해 데이터 센터는 막대한 전기를 소모하고 있습니다.

왜 원자력인가?

풍력, 태양광 같은 재생에너지는 친환경적이지만, AI 데이터 센터의 전력 수요를 안정적으로 감당하기엔 한계가 있습니다. 반면, 원자력은 탄소 배출 없는 안정적인 전력원으로 빅테크 기업들의 주목을 받고 있습니다.

 

마이크로소프트 외에도 아마존, 구글 등 빅테크 기업들이 원자력 에너지를 적극적으로 도입하고 있습니다. AWS는 원전 근처에 데이터 센터를 설립하며 전력 공급 계약을 체결했으며, 구글과 오라클은 소형 모듈 원자로(SMR) 개발에 투자하고 있습니다.

AI 서비스와 전력 소비의 현실

AI의 전력 소모량은 놀라울 정도로 큽니다. 일반적인 구글 검색은 한 번에 약 0.4W의 전력을 소비하지만, 챗GPT는 질문 한 번에 2.9W, 생성형 AI 기반 검색은 7.5W를 소모합니다. 이미지를 생성하는 경우에는 한 번에 22W가 사용됩니다.

 

이 전력 소비는 대부분 데이터 센터에서 발생합니다. 국제 에너지 기구(IEA)에 따르면, 2022년 데이터 센터가 사용한 전력량은 약 460테라와트시(TWh)로, 이는 2015년보다 2배 이상 증가한 수치입니다. 앞으로 데이터 센터의 전력 소비는 더욱 증가해, 2026년에는 1000TWh를 초과할 것으로 예상됩니다. 이는 일본 전체의 연간 전력 소비량과 맞먹는 수준입니다.

 

AI 반도체의 발전도 전력 소비 증가를 부추기고 있습니다. 예를 들어, 엔비디아의 최신 AI 반도체 H100은 전작 A100보다 2배 이상의 전력을 소모하며, 더 고성능 칩이 출시될수록 데이터 센터의 전력 소모는 기하급수적으로 증가할 것으로 보입니다.

빅테크의 선택, 에너지 전쟁에 뛰어들다

미국 내 데이터 센터는 이미 사용 가능한 전력량의 한계에 도달하고 있습니다. 2023년 기준, 미국의 총 전력 소비량은 4070TWh에 이르렀고, 발전 용량 역시 최대치에 가까운 상태입니다. 이에 따라 빅테크 기업들은 데이터 센터 운영을 위해 에너지 확보 전쟁에 뛰어들고 있습니다.

 

폐쇄된 원전을 재가동하는 것은 물론, 소형 모듈 원자로(SMR)에 대한 투자가 활발합니다. SMR은 기존 원자로보다 비용과 공간, 건설 기간이 적게 들며, 안정성이 상대적으로 높습니다. 구글, 오라클, 아마존, 오픈AI 등은 SMR 개발 스타트업과 협력하거나 직접 투자하며, AI 전력 문제 해결에 앞장서고 있습니다.

빅테크 회사들의 SMR 투자

마이크로소프트, 아마존, 구글과 같은 빅테크 기업들은 에너지 수요를 해결하기 위한 해결책으로 SMR에 주목하고 있습니다. 이러한 기업들은 소형 모듈 원전화와 같은 기술에 상당한 투자를 하고 있으며, 이는 전통적인 대형 원자력 발전소에 비해 운영 비용이 적게 들고 환경 영향이 적어 주목받고 있습니다.

 

구글은 카이로스 파워와 공급 계약을 체결하여 2030년부터 7개의 SMR로부터 총 500메가와트의 전력을 구매할 예정입니다. 오라클 역시 뉴스케일 파워의 원자로 세기를 건설하기 위한 허가를 받았습니다. 아마존은 에너지 기업 도미니언 에너지와 에너지 노스웨스트, 그리고 연료 공급 업체 X에너지에 투자하고 있습니다.

 

또한 아마존 창업자 제프 베이조스는 캐나다의 SMR 스타트업인 제너럴 퓨전에 투자해왔습니다. 마이크로소프트 창립자인 빌 게이츠는 2008년부터 테라파워라는 SMR 회사를 설립하여 소형 원자로를 개발하고 있습니다.

AI와 에너지, 미래의 과제

전력 소모를 줄이기 위해 기업들은 또한 AI 훈련과 추론에 특화된 AI 특화 반도체를 개발하는 데 집중하고 있습니다. 이러한 칩들은 데이터 센터의 에너지 수요를 크게 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 이미 구글과 같은 회사들이 자체적으로 개발하기 시작했습니다. 또한 특정 기능에 최적화된 소형 언어 모델을 만드는 것이 전력 소모를 줄이는 또 다른 방법으로 주목받고 있습니다.

 

하지만 AI 기술의 발전과 함께 전력 소모는 꾸준히 증가할 것입니다. 빅테크 기업들은 전력 소모를 줄이기 위해 AI 반도체 성능 개선, 소형 언어 모델 개발, 데이터 센터 효율성 향상 등의 노력을 기울이고 있지만, 에너지 수요 증가 속도를 따라잡기엔 역부족일 수 있습니다.

 

따라서 에너지 확보 전쟁은 앞으로도 AI 기술 발전의 핵심 이슈로 남을 것입니다. 인공지능 시대의 혁신을 지속하기 위해, 안정적이고 친환경적인 에너지 공급 방안을 모색하는 것은 필수적입니다. AI 기술이 가져올 미래는 전기 에너지로 움직입니다. 우리가 사용하는 AI 서비스의 이면에는 방대한 전력 소모와 에너지 확보를 위한 치열한 전쟁이 있습니다. 이 전쟁에서 누가 승리하느냐에 따라 AI 시대의 패권이 결정될 것입니다.