챗GPT에 짧은 질문 하나만 던져도 전구를 몇 분간 켜놓는 것과 맞먹는 전기가 나간다. 이런 분석, 한두 번 나온 게 아니다. 여기에 이미지 생성이나 동영상 생성까지 얹으면? 소비 전력은 순식간에 치솟는다. AI 서비스가 늘어날수록 뒤에서 돌아가는 데이터센터 전기 사용량도 같이 불어나는 구조인 셈이다. 실제로 최근 미국 뉴욕주에서는 한여름 전력 수요가 치솟는 바람에 캐나다에서 전기를 수입해서야 겨우 버틴 사례까지 나왔다. ‘AI 전력난’이라는 말이 괜히 나오는 게 아니다.
AI 한 번 쓸 때 전기가 얼마나 드나
AI 모델은 크게 두 단계에서 전기를 잡아먹는다. 하나는 모델을 훈련(training)시키는 단계, 다른 하나는 사용자 질문에 답하는 추론(inference) 단계다. 훈련은 한 번 돌릴 때 몇 주씩 수만 개의 GPU를 풀가동하는 일이라, 웬만한 도시 하나가 1년 동안 쓰는 전력량과 맞먹기도 한다. 추론 쪽은 한 번 한 번만 보면 별거 아닌 것 같지만, 하루에 수억 번씩 쌓이면 얘기가 완전히 달라진다. 검색엔진에 검색어 하나 치는 것보다 챗봇에 질문 하나 던지는 쪽이 전기를 훨씬 많이 쓴다는 연구 결과, 이미 여럿 나와 있다.
데이터센터 한 곳이 도시 하나와 맞먹는다
대형 AI 데이터센터 한 곳의 전력 수요는 수백 메가와트에서 많게는 기가와트 단위까지 뛴다. 기가와트 하나면 웬만한 중소도시 전체가 쓰는 전력량과 비슷한 수준이다. 문제는 이런 시설이 한두 곳이 아니라는 것. 미국, 한국, 일본, 중동 할 것 없이 동시다발적으로 짓고 있다. 전력회사 입장에서 보면 원래 10년에 걸쳐 천천히 늘어나야 할 수요가 2~3년 만에 한꺼번에 몰려드는 셈이니, 계획을 세우기가 여간 까다로운 게 아니다.
송전망이 발목을 잡는 이유
발전소를 새로 짓는 것보다 더 골치 아픈 게 있다. 바로 송전망이다. 전기를 만드는 일과 그 전기를 필요한 곳까지 옮기는 일은 완전히 별개의 문제다. 새 송전선 하나 놓으려면 부지 확보부터 지역 주민 동의, 인허가까지 거쳐야 하는데, 실제 착공까지 수년이 걸리는 경우가 흔하다. 뉴욕주에서 추진 중인 대형 송전 프로젝트가 계속 늦어지는 것도 같은 맥락이다. 발전 설비는 있는데 그 전기를 도시로 끌어올 길이 막혀 있다면? 있으나 마나다.
전기요금 인상, 남의 동네 얘기가 아니다
데이터센터가 몰린 지역에서는 벌써 가정용 전기요금이 오르는 조짐이 나타나고 있다. 전력회사가 늘어난 수요를 맞추려고 설비 투자를 늘리면, 그 비용 상당 부분이 결국 요금으로 넘어오기 때문이다. 미국 일부 주에서는 빅테크 기업이 데이터센터 전력 비용을 따로 부담하도록 요금 체계를 손보자는 논의까지 나오고 있다. 전기요금 고지서 받아 들고 ‘AI 때문에 이렇게 됐나’ 싶은 순간, 생각보다 빨리 올지도 모른다. 솔직히 남 얘기 같지가 않다.
해법으로 거론되는 카드 네 장
- 원자력 재가동·소형모듈원전(SMR): 빅테크들이 폐쇄됐던 원전을 되살리거나 SMR에 직접 돈을 대는 사례가 늘고 있다.
- 재생에너지+에너지저장장치(ESS): 태양광·풍력에 배터리를 묶어서 밤낮 가리지 않고 안정적으로 전기를 대려는 시도다.
- 송전망 현대화: 낡은 송전선을 바꾸고 지역 간 전력을 유연하게 주고받을 수 있게 그리드를 손보는 작업이다.
- 데이터센터 분산 배치: 전력이 남는 지방으로 데이터센터를 옮겨서 특정 지역에 수요가 몰리는 걸 피하는 방식이다.
미국과 중국, 전력 인프라 경쟁으로 번지다
AI 반도체를 둘러싼 미국과 중국의 신경전, 이제 칩 수출 규제 수준을 넘어섰다. 전력 인프라 확보 경쟁으로까지 번지는 모양새다. 미국이 엔비디아 첨단 GPU의 중국 수출을 계속 조이는 사이, 중국은 자체 반도체와 함께 대규모 발전 설비를 밀어붙이며 AI 인프라 자립을 서두르고 있다. 결국 이 싸움, 누가 더 좋은 모델을 만드느냐 못지않게 누가 그 모델을 돌릴 전기를 더 빨리 더 싸게 확보하느냐의 문제로 바뀌는 중이다.
결국 관건은 인프라 속도전
GPU 성능이 아무리 좋아져 봤자 전기가 없으면 그냥 쇳덩어리다. 반도체 경쟁 뒤편에서 벌어지는 발전소·송전망 확보 싸움이 앞으로 AI 서비스 요금, 전기요금, 어느 나라가 AI 경쟁에서 앞서 나갈지까지 좌우할 여지가 크다. 데이터센터 뉴스를 볼 때 GPU 숫자만큼이나 전력 계약 소식에도 눈길을 줘야 하는 이유다.
AI리서치팀
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