AI 데이터센터는 왜 전기와 물을 많이 쓸까?

AI 데이터센터가 전기와 물을 많이 쓰는 이유는 화면 밖에 있다. 질문에 답을 만드는 칩은 전기를 사용하고, 작동하면서 생긴 열은 건물 밖으로 내보내야 한다. 연산 장비와 냉각 설비가 함께 움직이는 구조다. 다만 모든 데이터센터가 같은 양의 물을 소비하는 것은 아니다. 설비가 열을 버리는 방식부터 살펴봐야 한다.

전기는 답을 만들 때도, 열을 식힐 때도 든다

데이터센터에는 계산을 맡는 서버 외에도 데이터를 저장하는 장비, 통신 장비, 전력을 안정적으로 공급하는 설비가 있다. 냉각용 팬과 펌프 등도 전기를 쓴다. AI 모델을 처음 학습시키는 작업뿐 아니라 사용자의 요청에 답하는 추론 작업 역시 서버를 가동한다. IEA의 데이터센터 전력 분석은 이런 장비와 지원 설비의 소비를 함께 다룬다.

국제에너지기구(IEA)는 2026년 보고서에서 세계 데이터센터 전력 소비가 2025년 485TWh에서 2030년 950TWh로 늘어나는 중심 전망을 제시했다. 2030년 수치는 관측 결과가 아니라 전망이고, 두 값 모두 AI 전용 시설만이 아닌 전체 데이터센터에 관한 수치다. 이를 그대로 ‘AI가 사용하는 전기’라고 옮기면 범위가 달라진다. IEA 2026년 보고서는 서비스 이용 증가, 작업 종류, 효율 개선에 따라 앞으로의 수요가 달라질 수 있다고 설명한다.

물은 서버에 계속 쏟아붓는 것이 아니다

냉각수는 열을 옮기는 매개가 될 수 있다. 서버실에서 모은 열을 배관 속 물로 운반하고, 다른 설비에서 바깥으로 내보내는 식이다. 이때 배관을 도는 물의 양과 외부에서 새로 공급해야 하는 물의 양은 같지 않다. 순환 구조를 그린 그림만 보고 물이 모두 버려진다고 이해해서는 안 된다.

물을 실제로 소비하는 대표적인 지점은 냉각탑이다. 물 일부가 증발하면서 열을 가져가는 방식을 쓰면 줄어든 만큼 보충해야 한다. 미국 에너지부의 냉각 설비 설명도 서버실의 열이 냉수 계통과 냉각탑을 거쳐 대기로 이동하는 사례를 보여준다. 이는 냉각탑을 사용하는 시설의 예시로, 모든 데이터센터에 똑같이 적용되는 구조는 아니다.

칩 가까이에서 액체로 열을 받는 ‘액체 냉각’이라는 말만으로는 물 소비량을 알 수 없다. 열을 받은 액체를 어떻게 식히고 최종적으로 어디에 열을 내보내는지까지 봐야 한다. 내부 회로가 닫혀 있어도 건물의 다른 냉각 단계에서 증발식 설비를 사용할 수 있기 때문이다.

‘물 없는 냉각’에도 적용 범위가 있다

마이크로소프트는 2024년 12월, 냉각 과정에서 물이 증발하지 않도록 설계한 차세대 데이터센터 방식을 공개했다. 회사 설명에 따르면 칩 수준의 폐쇄형 순환 설비를 사용하며, 초기 충전에 쓴 물을 반복해서 순환시킨다. 그러나 주방이나 화장실 등 다른 용도의 물까지 없앤다는 뜻은 아니다. 발표한 설계의 특성을 기존 전체 데이터센터의 운영 실적으로 받아들이는 것도 맞지 않는다. 마이크로소프트의 설계 설명은 물을 덜 쓰는 대신 냉각에 필요한 전력이 늘어날 수 있다는 점도 함께 언급한다.