데이터 센터에서 대기 개선이 망칠 수 있다? 미국 연구가 경고하는 2031년의 미래

스마트폰에 질문을 입력하면 몇 초 만에 답변이 돌아온다. 문장을 요약하고, 이미지를 생성하며, 업무 절차까지 생각해주는 AI는 화면 안에서만 작동하는 가벼운 서비스처럼 보인다.

하지만, 그 응답을 만들어내는 설비는 현실의 땅을 차지하고, 전기를 계속 사용하고 있다.

그 전기를 어떻게 생산하느냐에 따라, 오랜 대기오염 대책이 크게 후퇴할 수 있다. 미국 텍사스주의 휴스턴 첨단 연구 센터, HARC의 분석을 다룬 The Verge의 기사는, AI 시대의 성장을 지탱하는 인프라에 이러한 질문을 던졌다.

이는 단순히 "AI는 전력을 대량으로 소비한다"는 이야기가 아니다. 추가로 필요한 전력을, 어떤 발전 설비가, 어떤 장소에서 공급할 것인가. 그 선택이 지역의 공기에 영향을 미친다는 문제다.

2031년의 배출량이 증가하는 시나리오――하지만 "확정된 미래"는 아니다

The Verge가 소개한 것은, 계획 중인 데이터 센터가 건설되고, 예상되는 전원 구성으로 전력 공급을 받는 경우의 시나리오다.

기사에서는, 발전 부문의 미세 입자 물질의 배출이 3배 이상 증가하여, 2006년 이래의 수준에 도달할 가능성이 제시되어 있다. 스모그의 원인이 되는 질소 산화물, NOx는 136% 증가하고, 이산화탄소, CO2는 2025년 대비 90% 증가한다고 한다.

하지만, 숫자의 취급에는 주의가 필요하다.

확인한 HARC의 공식 발표에서는, 계통 전력으로 공급하는 하나의 시나리오에 대해, NOx는 136% 증가, PM2.5와 CO2는 약 90% 증가로 설명되어 있었다.PM2.5의 증가율은, 제공된 The Verge 본문의 "3배 이상"과 일치하지 않는다. 비교 조건이나 집계 범위의 차이인지, 기재상의 문제인지는 확인할 수 없으며, 본고에서는 PM2.5의 배율을 확정치로 다루지 않는다.

또 하나, 배출량과 주민이 실제로 흡입하는 공기의 농도는 동일하지 않다. 발전 부문의 NOx 배출량이 136% 증가한다는 추산을, 그대로 "모든 지역의 공기가 136% 악화된다"고 읽을 수는 없다.

숫자가 나타내는 것은, 일정한 조건을 두었을 때, 오염 물질의 배출이 대폭 증가할 수 있다는 경고이다.

데이터 센터의 건물만 봐서는 환경 부담을 알 수 없다

이 문제를 생각할 때, 서버가 늘어선 건물과 그 전력을 만드는 설비를 나눠서 파악할 필요가 있다.

데이터 센터가 전력망에서 전기를 사면, 관련된 배출은 떨어진 발전소에서 일어날 수 있다. 한편, 부지 내나 가까이에 연료를 사용하는 발전 설비를 두면, 전력 공급과 배출원의 위치 관계는 달라진다.

즉, 시설의 외관이 깨끗하고, 굴뚝이 보이지 않는 것만으로는, 운영에 따른 환경 부담을 판단할 수 없다.

이용자에게는 "클라우드"가 물리적인 설비와 연결되어 있다. AI 서비스의 설명에는 모델의 성능이나 응답 속도가 나열되지만, 그것을 지탱하는 전원의 정보도, 서비스의 실체를 알기 위한 중요한 요소가 된다.

사업자가 제시하는 환경 목표에 대해서도, CO2의 감축과, 지역에 관련된 대기 오염 물질의 감축을 각각 확인하는 시점이 필요하다. 하나의 지표만으로, 모든 환경 영향을 설명할 수는 없다.

미래 예측을 좌우하는 것은, 건설 계획과 전원의 선택

HARC는, 서로 다른 세 가지 데이터 센터 수요 전망에, 여러 전력 공급 방법을 조합하여 분석했다.

모델에는, 시설이 연중 80%의 부하로 가동한다는 가정이 있다. 또한, 각 시나리오에서는, 새로운 데이터 센터 수요가 같은 전력 공급 방식으로 충족된다고 하고 있다.

현실에는, 계획의 연기나 중단도 있으며, 시설마다 다른 전원이나 운영 방법을 채택할 경우도 있다. 따라서, 추산의 한 줄이 그대로 미래의 실적이 되는 것은 아니다.

이 불확실성은, 경고를 무의미하게 하는 것이 아니다. 오히려, 앞으로의 설비 투자나 운영의 판단에 따라, 결과를 바꿀 수 있는 여지가 있음을 보여준다.

데이터 센터의 건설 규모뿐만 아니라, 무엇을 사용하여 전력을 공급할 것인가를 물어야 한다. HARC의 분석에서 읽을 수 있는 중심적인 논점은 거기에 있다.

SNS에서는 "투명성이 부족하다" "다른 산업과의 비교도 필요하다"는 논의

SNS 상에서는, 데이터 센터의 환경 부담을 둘러싸고, 다른 시점에서 논의가 계속되고 있다.

여기서 소개하는 것은, 해외 게시판형 SNS "Reddit"에서 확인할 수 있었던 관련 테마의 게시물이며, 이번 The Verge 기사나 HARC의 새로운 분석에 대한 직접적인 반응은 아니다. 또한, 하나의 커뮤니티의 게시물에서 여론 전체의 경향을 판단할 수도 없다.

논의 중 하나는, 환경 부담의 보이지 않는 것에 대한 불만이다.

기업의 정보 공개만으로는 전체상을 파악하기 어렵고, AI의 학습이나 이용 시의 계산뿐만 아니라, 반도체 제조나 원료 채굴까지 포함해서 생각할 필요가 있다는 취지의 의견이 있었다.

한편으로, 데이터 센터에만 주목하지 말고, 농업이나 다른 용도에 의한 자원 소비와 비교해야 한다는 게시물도 있다. 시설의 설계나 효율 개선에 의해, 부담을 줄일 수 있다는 견해다.

이에 대해서는, 다른 산업의 부담이 크다고 해서, 새로운 부담을 늘리는 이유가 되지 않는다는 반론도 있었다.

이러한 게시물은 과학적인 검증 그 자체는 아니다. 그러나, 논의의 초점이 "AI가 좋은가 나쁜가"에만 머무르지 않는다는 것을 알 수 있다. 어디까지의 부담을 셀 것인가, 무엇과 비교할 것인가, 기업은 어떤 정보를 공개해야 하는가. 판단에 필요한 정보를 둘러싼 대립이기도 하다.

일본에서도, 유치와 전력 공급을 함께 생각할 필요가 있다

텍사스의 숫자를, 일본에 그대로 적용할 수는 없다. 전원 구성, 설비, 입지, 제도가 다르기 때문이다.

그럼에도 불구하고, 논점은 일본에게도 가까운 문제다. 일본의 제7차 에너지 기본 계획에서도, 데이터 센터는 미래의 전력 수요를 고려하는 요소로 언급되고 있다.

일본에서 데이터 센터의 신설을 검토할 때에도, 투자액이나 경제 효과와 함께 확인하고 싶은 것이 있다.

첫째로, 추가 전력을 어디에서 조달할 것인가. 연간 구매 전력량뿐만 아니라, 시설을 운영하는 시간대에, 어떤 전원이 공급을 담당할 것인가라는 질문이다.

둘째로, 발전 설비를 병설한다면, 그 운전 조건이나 배출 대책을 어떻게 할 것인가. 설비의 설치뿐만 아니라, 평상시에 어느 정도 사용할 것인지까지 설명할 필요가 있다.

셋째로, 지역에 대한 설명을 검증 가능한 형태로 만들 수 있는가. 전력 사용량이나 설비의 운전 실적 등, 계획 단계의 설명과 가동 후의 실태를 대조할 수 있는 정보가 있으면, 주민도 구체적으로 판단하기 쉬워진다.

이들은, 일본에서도 텍사스와 같은 오염이 발생할 것이라는 예측이 아니다. 해외의 추산에서 도출할 수 있는, 사업 계획을 평가하기 위한 시점이다.

문제되는 것은 "AI를 작동시키는 시스템"을 어떻게 설계할 것인가

AI에는, 업무를 돕고, 정보를 찾기 쉽게 하며, 새로운 표현을 가능하게 하는 가치가 있다. 그 가치를 인정하는 것과, 인프라의 부담을 검증하는 것은 양립할 수 있다.

이번 분석을, "AI를 사용하면 반드시 공기가 나빠진다"는 결론으로 축소해서는 안 된다. 동시에, "기술이 발전하면 자연히 해결된다"며, 전력 공급의 선택을 뒤로 미룰 수도 없다.

데이터 센터의 증설을 결정할 때, 필요한 전기와 배출 대책을 함께 생각한다. 사업자는 설명 가능한 데이터를 제시하고, 행정이나 지역은 그 내용을 확인한다. 그러한 구체적인 판단의 축적이, 미래의 환경 부담을 좌우한다.

화면에 표시되는 AI의 답변은 짧아도, 그 뒤의 설비는 오랜 세월에 걸쳐 계속 작동한다.

편리함을 지탱하는 전기를, 어디에서, 무엇으로 만들 것인가. 텍사스의 경고는, 일본에도 그 질문을 던지고 있다.

출처 및 참고 자료

1. The Verge：
   HARC의 분석을 다루어, 데이터 센터의 전력 수요가 대기 개선의 성과를 후퇴시킬 가능성을 보도.
   https://www.theverge.com/ai-artificial-intelligence/1015958/data-center-pollution-rising-report

2. HARC 공식 발표：배출량의 추산과 전원 선택의 중요성
   NOx, PM2.5, CO2의 증가 전망을 확인. PM2.5의 증가율에 대해, 원 기사와의 기재 불일치가 있음.
   https://harcresearch.org/news/data-center-power-demand-could-undo-decades-of-texas-air-quality-progress-harc-analysis-finds/harcresearch.org

3. HARC 연구 페이지：분석 방법, 전제 조건, 한계
   세 가지 수요 전망, 가동 조건, 전력 공급 시나리오, 건설 연기 등에 따른 불확실성을 확인.
   https://harcresearch.org/research/texas-data-center-air-quality/harcresearch.org

4. Reddit：데이터 센터와 AI의 환경 영향에 관한 관련 논의
   정보 공개에 대한 불만, 다른 산업과의 비교를 요구하는 의견, 그것에 대한 반론을 요약. 이번 보도에 대한 직접 반응이 아니며, 게시물 중의 수치는 사실의 근거로 채택하지 않음.
   https://www.reddit.com/r/BetterOffline/comments/1tlnaxb/data_centerai_environmental_impacts/reddit.com

5. 경제산업성：제7차 에너지 기본 계획
   일본의 미래 전력 수요를 고려할 때, 데이터 센터 수요가 언급되고 있음을 참조.
   https://www.meti.go.jp/files/900015352.pdf