AI의 에너지 소비량이 비트코인을 능가한다

2021년, 머스크는 환경 문제로 인해 테슬라가 비트코인 결제를 더 이상 받지 않겠다고 트위터를 통해 발표했습니다. 이로 인해 비트코인 가격이 폭락했고, 작업증명(PoW) 채굴 모델의 환경적 영향에 대한 사람들의 우려가 촉발되었습니다. Web3 커뮤니티는 아직도 이 사실을 기억하고 있습니다.

머스크의 xAI는 2025년에 세계 최대 규모의 AI 슈퍼컴퓨팅 클러스터를 건설할 예정이며, 각국 정부는 AI 혁신을 촉진하기 위한 법률 제정에 힘쓰고 있고, 더 이상 에너지 소비에 대해 의문을 제기하는 사람은 거의 없을 것입니다.

AI에 필요한 데이터 센터의 에너지 소비든, 비트코인 네트워크의 운영 및 유지 관리에 필요한 에너지 소비든, 둘은 이미 경쟁을 시작했으며, 전자가 후자를 능가하는 추세를 보이고 있습니다.

“우리는 AI의 실제 전력 소비에 대한 실질적인 통찰력이 거의 없습니다.”

과학 저널 Joule에 최근 게재된 심사평가 논문에 따르면 2025년 말까지 AI의 전력 소비량이 전 세계 데이터 센터 전력 사용량의 49%를 차지할 수 있으며, 이는 비트코인의 잘 알려진 "에너지 소비량"을 넘어설 것으로 예상됩니다.

암스테르담 자유대학교 박사과정생이자 비트코인의 에너지 소비량을 오랫동안 비판해 온 알렉스 드 브리스-가오는 2026년 1월까지 AI의 전력 소비량이 23기가와트, 즉 연간 약 201테라와트시(TWh)에 달할 수 있다고 밝혔습니다. 비트코인은 현재 연간 약 176TWh를 소비합니다.

그는 링크드인에 "구글과 같은 거대 기술 기업들은 이러한 추세를 잘 알고 있으며, 심지어 데이터 센터 용량을 확장하면서 '전력 용량 위기'라고까지 언급합니다."라고 적었습니다. "하지만 동시에 이러한 기업들은 수치 공개를 꺼리고 있습니다."

"ChatGPT가 AI 열풍을 일으킨 이후로 이처럼 에너지 소비량이 증가한 적은 없었습니다. 이로 인해 AI의 실제 전력 소비량을 정확히 파악하는 것은 거의 불가능합니다."

투명하고 컴퓨팅 파워를 통해 직접 추정할 수 있는 비트코인과 달리, AI의 에너지 소비량은 의도적으로 불투명합니다. 마이크로소프트와 구글은 2024년 환경 보고서에서 AI로 인해 전력 사용량과 탄소 배출량이 크게 증가했음을 인정했지만, AI의 구체적인 비중을 분석하지 않고 전체 데이터센터의 총 소비량만 공개했습니다.

기술 기업들이 AI 에너지 소비량 데이터 공개를 거부함에 따라, 드 브리스-가오는 칩 공급망 추적에 착수했습니다. 그는 거의 모든 첨단 AI 칩에 TSMC 기술이 필요하기 때문에 TSMC의 패키징 용량을 분석하기로 했습니다.

이 연구에 따르면 엔비디아는 2023년과 2024년에 각각 TSMC의 CoWoS(첨단 패키징) 용량의 약 44%와 48%를 사용할 것으로 예상됩니다. AMD의 점유율까지 더하면, 이 두 회사만으로도 다른 제조업체들을 제외하고 3.8기가와트의 전력을 소비하는 AI 칩을 생산하기에 충분합니다.

드 브리스가오의 모델은 생산 용량을 늘리지 않고도 2025년 말까지 AI의 총 전력 소비량이 23GW에 도달할 수 있다고 예측합니다. TSMC는 2025년에 CoWoS 생산 용량을 다시 두 배로 늘릴 것이라고 확인했습니다.

기술 대기업들의 행동

전력 수요는 둔화될 가능성이 낮습니다. 엔비디아와 AMD는 기록적인 매출을 기록했고, OpenAI는 스타게이트(Stargate)라는 5천억 달러 규모의 초대형 데이터센터 프로젝트를 발표했습니다. 실제로 AI는 기술 업계에서 가장 수익성이 높은 사업이 되었으며, 한 기술 대기업의 시장 가치는 3조 4천억 달러 규모의 암호화폐 시장 전체보다 큽니다. 결과적으로 환경 문제는 미뤄졌습니다.

한편으로는 전기 에너지에 대한 높은 수요로 인해 기술 대기업들은 에너지 획득 방식을 혁신하기 위한 조치를 취해야 했습니다. 다른 한편으로는 DePIN이 점점 더 중요한 역할을 하고 있다는 사실도 확인되었습니다.

6월 3일, 메타는 Constellation Energy와 원자력 에너지를 구매하기 위한 20년 계약을 체결했습니다. 이는 데이터 센터의 증가하는 전력 수요를 충족하기 위해 메타가 공식적으로 원자력 에너지 분야에 진출한 첫 사례입니다.

메타는 2027년 6월부터 일리노이주에 있는 콘스텔레이션의 클린턴 클린 에너지 센터로부터 약 1.1GW의 에너지를 구매할 예정입니다. 이는 발전소의 단독 원자로에서 생산되는 전체 생산량에 해당합니다. 양측은 이 장기 계약을 통해 발전소의 지속적인 운영과 면허 갱신이 지원될 것이라고 밝혔습니다. 메타의 약속이 없었다면 2017년부터 무공해 전력 보조금으로 운영되어 온 이 발전소는 폐쇄 위기에 처했을 것입니다.

이 계약을 통해 클린턴 원자력 발전소의 발전 용량도 30메가와트 증가하게 되지만, 구체적인 조건은 공개되지 않았습니다. 주목할 점은 이 발전소가 메타의 데이터 센터에 직접 전력을 공급하는 것은 아니지만, 지역 전력망에 전력을 공급하는 동시에 메타가 100% 청정 에너지라는 목표를 달성하는 데 기여할 것이라는 점입니다.

"메타와 협력하게 되어 자랑스럽습니다. 메타는 기존 원자력 발전소의 갱신 및 확장을 지원하는 것이 새로운 에너지원 개발만큼 중요하다는 것을 잘 알고 있습니다."라고 콘스텔레이션의 사장 겸 CEO인 조 도밍게즈는 말했습니다. "많은 경우, 앞으로 나아가기 위한 첫 번째 중요한 단계는 뒤돌아보지 않는 것입니다."

구글은 최근 세 건의 신규 원자력 발전 프로젝트 개발에 자금을 지원하기로 약속했으며, 이전에는 소형 모듈형 원자로(SMR) 개발사인 카이로스 파워와 협력한 바 있습니다. 아마존 또한 작년 10월 SMR 개발에 5억 달러 이상을 투자했고, 2024년 3월에는 서스쿼해나 원자력 발전소에서 가동되는 데이터센터를 인수했습니다. 올해 3월에는 아마존, 구글, 메타가 세계원자력협회(WNA)가 추진하는 이니셔티브에 공동 서명하여 2050년까지 전 세계 원자력 발전 용량을 세 배로 늘리는 것을 목표로 삼았습니다.

DePIN의 도움

DePIN은 블록체인, 분산 노드, 리소스 공유를 통해 혜택을 얻어 에너지 소비를 보완하는 또 다른 방법이 됩니다.

막대한 컴퓨팅 파워를 필요로 하는 AI 대규모 언어 모델을 예로 들어 보겠습니다. 기존의 중앙 처리 장치(CPU)는 대규모 병렬 컴퓨팅을 처리하는 데 비효율적이므로, 일반적으로 GPU를 사용하여 학습 및 추론 과정을 가속화합니다. 그러나 GPU를 사용하더라도 대규모 언어 모델 학습 및 추론에 필요한 컴퓨팅 리소스 요구 사항을 충족하기는 여전히 어렵습니다. AI 칩(예: 구글의 TPU)과 양자 컴퓨팅은 모두 AI 시대에 필요한 컴퓨팅 방식으로 여겨집니다.

대형 모델을 학습하는 데는 며칠 또는 몇 주가 걸릴 수 있으며, 많은 전력을 소모합니다. GPT-3 학습 과정에서 소모되는 에너지는 한 가구가 수년간 사용하는 전력량과 맞먹는 것으로 추산됩니다. 이러한 높은 에너지 소비는 환경에 부정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 운영 비용을 증가시키고 지속가능성 문제를 야기합니다.

DePIN 분야의 분산형 클라우드 컴퓨팅을 예로 들면, 유휴 컴퓨팅 자원을 클라우드 컴퓨팅 블록체인 네트워크에 연결하여 고성능, 저지연성, 저비용 컴퓨팅 자원을 컴퓨팅 파워 수요자에게 제공하고, "유휴 컴퓨팅 자원의 온체인화"를 통해 수익을 창출합니다. 컴퓨팅 파워 자원을 최대한 활용하는 동시에, 컴퓨팅 파워 자원이 시장 메커니즘에 참여하도록 완전히 순환되어 낭비를 방지할 뿐만 아니라 컴퓨팅 파워 병목 현상 문제도 해결합니다.

결론

2025년 말까지 AI는 전 세계 데이터 센터 전력의 거의 절반을 소비할 것으로 예상되며, 여기에는 비트코인의 에너지 소비량은 포함되지 않습니다. AI 기술이 더욱 보편화됨에 따라 청정 에너지와 재생 에너지에 대한 관심과 투자가 더욱 증가할 것으로 예상됩니다. 에너지원을 원자력으로 전환하는 것이 한 가지 방법이고, 에너지 분배 방식을 바꾸는 DePIN도 또 다른 방법입니다. PowerBeats와 함께 계속 지켜봐 주세요.