AI산업 고도화에 ‘친환경 에너지’가 뜬다

ai산업 고도화에 ‘친환경 에너지’가 뜬다

최근 전 세계 AI산업계에서 신규 전력 공급원 찾기에 속도를 내고 있다. 이에 따라 AI전문가들은 ‘친환경 에너지’가 AI산업의 새로운 대들보가 될 것으로 보고 있다./ 그래픽=박설민 기자

시사위크=박설민 기자  산업과 문명은 ‘전기’라 불리는 모래 위에 쌓인 누각 같은 것이다. 전기 공급이 중단된다면 우리의 문명과 산업은 전부 멈추게 된다. 이는 4차 산업시대의 상징인 ‘인공지능(AI)’도 마찬가지다. AI는 그 어떤 기술보다 많은 에너지를 소모한다. 최근 전 세계 AI산업계에서 신규 전력 공급원 찾기에 속도를 내는 것도 이 때문이다. AI전문가들은 ‘친환경 에너지’가 AI산업의 새로운 대들보가 될 것으로 보고 있다.

◇ AI학습 한 번에 500톤 CO₂ 배출… 업계, 재생에너지 도입 속도전

AI산업에서 친환경 에너지 도입의 중요성이 커지는 이유는 간단하다. 막대한 전력 공급과 온실가스 절감이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있다는 기대감에서다.

초거대 AI 등 고성능 모델 운용에 막대한 전력을 사용하는 만큼 배출되는 이산화탄소의 양도 많다. 지난해 12월 미국 카네기멜론대학교 연구팀이 발표한 연구에 따르면 GPT-3와 같은 거대언어모델(LLM) 훈련에 발생되는 이산화탄소의 양은 500톤에 이른다. 디젤 자동차 350만대가 1km를 달렸을 때 배출되는 이산화탄소 양과 맞먹는 규모다.

하지만 공장과 운송업 등과 달리 AI는 현실이 아닌 디지털 공간에서 구현된다. 때문에 AI 자체가 일차적으로 이산화탄소를 내뿜는 것은 아니다. 그러나 AI구동에 사용되는 전력 생산에서 이산화탄소가 대량으로 발생할 수 있다. 미국 스탠퍼드대학교에 따르면 초거대 AI모델 ‘GPT-3’를 훈련시키는데 들어간 전력은 1,287MW다. 약 60만가구가 한 달간 사용 가능한 전력량이다.

AI산업으로 인한 기후위기 가속화 우려가 커지면서 주목받는 친환경 에너지 분야는 ‘재생에너지’다. 태양광, 수소, 풍력 등 재생에너지는 발전량은 화석연료 발전보다 적지만 이산화탄소 배출이 거의 없는 ‘탄소제로’ 에너지원으로 꼽힌다. 또한 발전 시설 구축도 원자력 발전 등 고효율 발전보다 쉽다. 때문에 소규모 발전 시설만 설치해도 AI데이터센터 운용에 충분한 도움을 줄 수 있다.

관련 산업 규모도 해마다 급성장하는 추세다. 글로벌시장조사업체 ‘퓨처데이터스탯(Future data stats)’에 따르면 전 세계 AI분야 재생에너지 시장 규모는 오는 2030년 763억9,000만달러(한화 약 101조원)에 이를 전망이다. 연평균 성장률도 26.9%로 매우 빠른 성장세를 보이고 있다.

퓨처데이터스탯은 “기후 변화에 대한 우려로 인해 청정에너지에 대한 전 세계 수요가 계속 증가하고 있다”며 “이는 AI기술 분야 역시 마찬가지로 기술의 효율성 최적화와 성능 향상, 운용 비용 절감을 위해 AI와 재생에너지시스템을 통합하는 사례가 점차 늘고 있다”고 분석했다.

시장 예측뿐만 아니라 글로벌 AI기업들의 재생에너지 실제 투자 움직임도 빨라지고 있다. 마이크로소프트(MS)는 1일 재생에너지 개발에 향후 100억달러(약 13조7,880억원)을 투자한다고 밝혔다. ‘코파일럿(Copilot)’ 등 AI개발 및 운용용 데이터센터에 전력 공급을 하기 위함이다. 전력 공급 규모는 10.5GW로 270만가구가 1년 간 사용 가능한 전력량이다.

코너 테스키 브룩필드 리뉴얼 CEO는 “글로벌 디지털화와 AI산업 성장으로 전력 수요가 지속적으로 증가하고 있다”며 “우리는 MS와 10.5GW 이상의 재생 가능 에너지 용량을 확장해 고객 수요를 지원할 것”이라고 말했다.

애드리안 앤더슨 MS 재생에너지 부문 총괄 책임자는 “MS는 자사의 영향력과 구매력을 활용, 모든 전기 소비자에게 지속적이고 긍정적인 영향을 미치기를 원한다”며 “이번 협력으로 전 세계적와 AI산업계에 보다 다양한 에너지 그리드의 혁신적인 개발 주도와 2030년 탄소제로 목표달성에 기여할 것”이라고 전했다.

생성형 AI ‘제미나이’를 개발한 구글도 재생에너지 확보에 박차를 가하고 있다. 24일 일본 ‘니케이아시아’ 등 외신 보도에 따르면 구글 클라우드는 일본 에너지 기업 ‘클린에너지커넥트’, ‘시젠에너지’와 전력공급계약(PPA)을 체결했다. 공급 전력 규모는 60MW 규모이며 태양광 발전 시설 구축 방식으로 이뤄진다.

ai산업 고도화에 ‘친환경 에너지’가 뜬다

전 세계 재생에너지 분야 AI활용 시장 규모./ 그래픽=이주희 디자이너

◇ AI, 재생에너지 발전 효율 극대화로 ‘상호보완’

물론 AI산업이 재생에너지에게 도움만 받는 것은 아니다. 재생에너지 효율 증대에 AI는 큰 도움을 줄 수 있다. 발전 시설용 로봇, 에너지 수요 예측, 안전 및 인프라 유지, 에너지 전송 등에 AI의 활용도가 매우 높기 때문이다.

글로벌시장조사업체 ‘프레지던스리처시(Precedence research)’에 따르면 전 세계 재생에너지 분야 AI활용 시장의 규모는 2022년 기준 약 100억달러(약 13조7,880억원) 수준이다. 여기서 연평균 성장률 27.7%로 오는 2032년 1,148억7,000만달러(약 158조5,206억원)에 이를 전망이다.

뿐만 아니라 친환경 재생에너지의 낮은 발전 효율도 AI가 보강할 수 있을 것으로 기대된다. 태양광, 풍력으로 대표되는 재생에너지는 발전량과 시간이 일정치 못하다는 단점이 있다. 에너지원인 태양의 일조량과 바람세기의 변동성이 매우 높아서다.

이때 기상예측 AI알고리즘을 발전 시스템에 적용하면  가장 효율적인 발전 시간대를 찾아 작업하는 것이 가능하다. 날씨 패턴, 산업 활동, 소비차 행동 패턴 등 데이터를 분석, 정밀한 전력 수요 패턴을 예측할 수 있어서다.

시장조사업체 퓨처데이터스탯은 “AI는 일기예보와 과거 데이터를 기반으로 재생에너지 생산량을 예측해 태양광, 풍력 발전의 전력 생산·공급망 통합 최적화에 중추적 역할을 할 수 있다”며 “이를 통해 에너지 저장 솔루션과 동적 그리드 관리 전략을 안정적이고 효율적으로 보장할 수 있다”고 분석했다.

국내 전력 기업들도 AI기반 재생에너지 분야의 기술개발 및 사업 확장에 속도를 내고 있다. 21일 한국전력공사의 계열사인 ‘한전KDN’은 ‘AI 기반 에너지 결합데이터 분석 플랫폼’을 개발했다고 밝혔다.

한전KDN이 개발한 AI플랫폼은 발전소 현장에서 수집된 센서데이터를 기반, 에너지 소비패턴을 분석·예측해준다. 특히 재생에너지 발전량 예측 및 발전 시설 장애 분석 등 AI학습모델 유형별로 12종 이상의 탬플릿이 적용됐다. 이를 통해 작업자는 약간의 수정만으로 다양한 업무 활용이 가능하다.

한전은 지난 2021년 AI기반의 태양광 발전량 예측기술도 자체적으로 개발한 바 있다. 딥러닝 기반의 이 AI모델은 태양광 발전소 발전 실적, 운전 정보, 기상 관측 데이터 등을 분석한다. 그 다음 당일 기상예보 데이터가 입력되면 발전량을 예측해준다. 한전에 따르면 예측 정확도는 약 95% 수준이다.

프레지던스리서치는 “재생에너지 산업에서 AI기술시장 성장을 이끄는 주요 요인은 ICT신흥 지역과 기존 지역의 전력 수요 증가”라며 “스마트한 에너지 배분 및 공급에 대한 필요성이 증가함에 따라 재생에너지 분야에서의 AI 성장 발전도 촉진되고 있다”고 전했다.

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