▲카카오 데이터센터 안산 전산동 3층 서버실 전경.
인공지능(AI)에 대한 수요가 급증하면서 데이터센터 에너지 효율 개선이 과제로 부상하고 있다. 데이터 처리 과정에서 막대한 전력이 소비되면서 기후 변화를 초래하기 때문이다. 국내 산업계도 데이터센터를 확대 구축하고 있는 만큼 전력 절감 방안 모색에 분주한 모습이다.
17일 업계에 따르면 주요 기업들은 AI 역량을 강화하기 위해 데이터센터를 증설하고 있다. AI 구동에 막대한 전력이 소모되는 만큼 활용 범위가 넓어질수록 데이터 처리량은 늘어난다. 이 과정에서 IT 장비의 열을 식히기 위해 냉각 시스템을 가동하면서 전력 소비량과 온실가스 배출량이 증가하는 구조다.
산업통상자원부는 지난해 12월 기준 147개였던 국내 데이터센터 수가 2029년 637개까지 늘어날 것으로 전망했다. 이에 따라 전력수요는 지난해 1762메가와트(MW)에서 4만9397MW로 폭증할 것으로 예상된다. 신형 원전(1.4GW) 약 30기분에 해당하는 규모다.
에너지경제연구원에 따르면 데이터센터 에너지 소비 분포는 냉방 50%, 정보통신기술(ICT) 장비 35%, 기타 손실 에너지 15%다. 전체 전력 수요의 절반 가량이 냉각에 쓰이는 셈이다.
이에 따라 업계는 데이터센터의 에너지 효율을 높이기 위해 다양한 시도를 펼치고 있다. 화석연료가 아닌 태양광 발전시설·자연풍 등을 활용한 에코 시스템을 확대하는 한편 수냉식 및 외부 냉풍 시스템, 액침냉각 등 친환경 열관리 기술을 도입해 전력 소비량을 줄이고 있다.
▲네이버의 하이퍼스케일 데이터센터 '각 세종' 서버실 내부 전경.
네이버의 자체 공조 시스템 '나무(NAMU)'가 대표적이다. 데이터센터의 열기를 식히기 위해 인위적인 에너지 활용을 최소화하고, 직·간접 외기를 적극 활용하는 시스템이다. 카카오도 최근 가동을 시작한 안산 데이터센터에 재생에너지 인프라와 고효율 에너지 설비, 우수·중수·폐열 재활용 시스템을 도입했다. 에너지와 수자원을 적게 사용하는 친환경 솔루션을 적용해 냉각 전력 효율을 높였다.
삼성SDS 역시 외기 냉방, 공조 시뮬레이션을 이용한 항온 항습기 가동 최적화, 냉수 펌프 인버터 설치 등을 통해 에너지 효율을 높이고 있다. 2027년 설립되는 탄소중립 데이터센터에 고효율·고성능 하드웨어 자체 설계와 고효율 무정전 전원공급 장치(UPS)·변압기 등을 도입할 계획이다.
LG유플러스는 평촌2센터에 태양광 설비, 연료전지 신재생 에너지 시스템을 도입했다. 옥상 녹지화 및 투수블럭 설치, 재활용 자재 및 친환경 자재 사용도 늘렸다. 이를 통해 약 10만명이 1년간 소비할 수 있는 전력인 121기가와트시(GWh)의 에너지를 절감하고, 5만5000톤의 탄소 배출량을 감축할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
KT도 태양열·지열 등 신재생에너지를 도입하고 인버터형 펌프, EC팬(FAN) 등 에너지 저감 장치를 구축했다. 내년 개소를 목표로 한 가산 인터넷데이터센터 등 신규 데이터센터에 수냉식을 비롯한 다양한 냉각 기술 적용을 검토 중이다. AI를 활용한 인터넷데이터센터(IDC) 에너지 절감 솔루션 'AI IDC 오퍼레이터'도 개발 단계에 있다.
다만 현재 기업 차원의 에너지 효율 개선 방향이 소프트웨어 측면에 집중된 만큼 향후 그린 데이터센터 비율을 점진적으로 늘려야 한다는 목소리가 나온다. 이는 에너지 효율을 극대화하고 탄소 배출을 극소화하는데 목표를 지니는 데이터센터를 의미한다.
국토교통부의 2050 탄소중립 로드맵에 따르면, 내년부터는 1000㎡ 이상의 건물을 지을 때 의무적으로 제로 에너지 빌딩(ZEB) 인증을 취득해야 한다. 이에 따라 국내에 건립되는 대부분의 데이터센터는 내년 최소 5등급(에너지 자립률 20% 이상)을 충족해야 하며, 2050년까지 1등급(에너지 자립률 100%)을 달성해야 한다.
관련 법·제도 정비를 통한 데이터센터 에너지 효율화 제고 방안을 마련하는 작업도 필수적이다. 유재국 국회입법조사처 선임연구관은 “현행 조세특례제한법 시행령에는 AI 관련 기술만 포함돼 있을 뿐 데이터센터의 에너지 효율화 관련 기술은 없다"며 “에너지 효율 투자에 대한 세제 지원을 위해 폐열회수·단열·자연냉각·기타냉각기술 등을 포함하는 방안을 검토할 수 있을 것"이라고 제언했다.
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