카카오 데이터센터 안산. [ⓒ 카카오]

[디지털데일리 김문기 기자] 인공지능(AI)의 확산은 데이터센터 전력 위기를 현실로 끌어올리고 있다. 생성형 AI 모델의 크기가 커질수록 GPU 서버 증설이 불가피하고, 이는 곧 전력 수요의 폭증으로 이어진다.

최근 국제에너지기구(IEA)는 2030년 전 세계 데이터센터 전력 소비가 945TWh에 달할 것으로 전망했다. 이는 일본 전체 전력 소비량과 맞먹는 수준이다. 미국의 경우 데이터센터 전력 사용이 전체 발전량의 4.4%를 차지했는데, 2028년에는 최대 12%까지 확대될 전망이다. 단순한 비용 문제를 넘어, 국가 전력망과 산업 운영 전반에 걸친 구조적 부담이 불가피하다.

국내도 상황은 다르지 않다. 최근 2~3년 사이 대형 클라우드 기업과 통신사의 하이퍼스케일 데이터센터 건립 계획이 잇따랐지만, 전력 인입과 송전 인프라 한계에 부딪히며 착공이나 증설이 지연된 사례가 나타나고 있다. 수도권에서는 송전 용량 부족으로 입지 제약이 커졌고, 지방 전력망은 대규모 부하를 감당하기 어렵다는 평가가 잇따른다.

이에 따라 정부는 데이터센터 입지 규제 완화와 함께 신재생 연계형 전력 공급, 전력 사용 효율화 정책을 병행 추진하고 있다. 하지만 신재생 발전과 송전망 확충 속도가 AI 수요 증가를 따라가지 못한다는 점에서 여전히 한계가 크다는 지적이 나온다.

데이터센터가 직면한 문제는 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 첫째는 냉각 효율이다. GPU와 메모리 사용량이 늘어나면서 랙당 전력 소모는 수십kW 단위로 치솟고 있다. 공랭만으로는 감당이 어렵고, 수랭과 칩 단위 액체냉각 등 새로운 기술이 필수적으로 도입되고 있다. 냉각은 단순한 설비 문제가 아니라 데이터센터 전체 전력 효율을 좌우하는 지표다.

다음으로 연결성이다. 초거대 AI 모델의 학습과 추론 과정은 막대한 데이터 이동을 전제로 하며, 네트워크 병목이 성능 저하로 직결된다. 고밀도 광케이블, 인터커넥트, 코패키지드 옵틱스 같은 기술은 더 이상 부가적 선택이 아니라 필수적인 인프라 요소다.

마지막으로 GPU 확산이다. GPU는 AI의 엔진이지만 동시에 전력 위기의 진앙이다. 데이터센터용 GPU는 350~700W의 전력을 요구하는데, 이는 CPU 대비 두 배 이상이다. GPU 중심 구조는 전력 설비, 냉각 인프라, 운영 방식을 근본적으로 재구성할 것을 요구한다.

즉, 전력 효율화가 필수라는 것. 단순 증설로는 AI 확산의 속도를 따라잡을 수 없으며, 효율 혁신 없이는 지속가능한 데이터센터 운영이 불가능하다. 국내 정부 역시 이를 인식하고 ‘저전력·고효율 데이터센터 인증제’, ‘탄소중립 데이터센터 가이드라인’, ‘전력 피크 관리형 설계’ 같은 정책적 보완책을 내놓고 있다. 그러나 정책은 선언적 수준에 머물러 있고, 실질적 성과는 민간의 기술 혁신과 투자가 뒷받침될 때 가능하다.

왼쪽부터 산업통상자원부 최성준 과장, 한국데이터센터연합회 채효근 전무, 중앙대 정동욱 교수, 건국대 박종배 교수, 네이버클라우드 이동수 이사, 과학기술정보통신부 장기철 과장. [Ⓒ 디지털데일리]

전력은 더 이상 단순한 비용 항목이 아니다. 같은 전력 한도 안에서 얼마나 많은 유효 연산을 끌어낼 수 있는지가 기업 경쟁력의 핵심 지표가 됐다. 냉각, 연결, GPU 운영 최적화는 그 해법을 구성하는 세 갈래 축이며, 이를 얼마나 현실적으로 구현하느냐가 AI 시대의 승패를 가를 것이라는 분석이다.

정부의 정책 지원과 민간의 기술 혁신을 결합해 전력 효율이라는 절대 과제를 풀어내야한다. AI 데이터센터의 미래는 그 해법 위에서만 지속될 수 있다.

이 같은 문제의식을 바탕으로, 디지털데일리는 창간 20주년을 맞아 오는 18일 서울 여의도 전경련회관 컨퍼런스센터에서 ‘제3회 DIC 2025’를 개최한다. 이번 행사는 ‘지속가능한 AI 시대를 위한 저전력 인프라 혁신 – 데이터 폭증 시대, 생존을 위한 인프라 리디자인’을 대주제로, AI 인프라의 에너지 효율화와 탄소중립 전략을 다룬다.

데이터센터는 고성능 연산 수요를 감당하기 위해 초고밀도 설계와 집적화를 가속화하고 있다. 이에 따라 ▲급증하는 전력 소비, ▲심화되는 냉각 부담, ▲전력망 부하 불균형 등이 동시에 발생하며, ICT 인프라의 지속 가능성을 위협하고 있다. 단순히 기업의 운영 효율 문제를 넘어, 에너지 정책과 탄소중립 전략의 접점에서 이 문제는 더 이상 미룰 수 없는 과제로 받아들여지고 있다.

이번 컨퍼런스는 이러한 현실적 위기와 구조적 한계를 타개할 수 있는 기술적·정책적 해법을 모색하는 자리로 구성된다. LG전자, NHN클라우드, 리벨리온, 인텔코리아, 삼성디스플레이, 퀄컴, 엠피리온디지털, LG에너지솔루션, SK텔레콤 등 국내외 주요 ICT 및 에너지 기업들이 발표자로 참여해, 자사의 인프라 전략과 기술 비전을 공유한다.