4. 환경의 위기
당신의 질문 한 번에 물 한 병이 사라진다
AI 에 감춰진 환경 비용, 질문 1번에 물 1통이 사라진다?
여러분은 이 문장이 어떻게 느껴지시나요?
'나는 하루에 질문을 수십 번씩 사용하는데'
'나는 이미지도 여러 장 만드는데'
'나는 영상도 꽤 많이 만들었는데
여러분은 AI를 사용하실 때와 자동차를 이용하실 때,
둘 중에 언제 더 환경이 오염된다고 생각하시나요?
자동차는 탄소를 배출하기 때문에 사용을 줄여야 하지만,
AI는 자연에 전혀 해를 끼치지 않는다고
생각할 수 있습니다.
디지털이니까, 가상이니까,
환경과는 상관없을 거라고 생각합니다.
여러분도 아시는 것처럼 AI는 클라우드(Cloud)를 사용하는데,
이 말 자체가 하늘 위 구름처럼 가볍고
무해한 느낌을 줍니다.
하지만 현실은 정반대입니다.
우리 눈에 보이지 않는 곳에서는
거대한 데이터센터가
지금도 뜨겁게 달궈지고 있습니다.
1) 탄소 발자국
인공지능 연구의 권위자인 케이트 크로포드(Kate Crawford)는
자신의 책, [AI지도: 권력, 정치, 그리고 지구적 비용]
(Atlas of AI:Power, Politics, and the Planetary Costs of Artificial Intelligence)]에서
AI 산업의 가려진 어두운 면을 폭로합니다.
"인공지능은 인공적이지 않다. 그것은 구체적이며 물질적이다. AI는 천연자원, 연료, 인간의 노동, 인프라, 물류, 그리고 막대한 양의 물로 만들어진다.” - Kate Crawford -
한 번 생각 해볼까요?
AI는 어떻게 작동할까요?
예를 들어, 우리가 Chat GPT에 질문을 입력하면,
그 질문은 인터넷을 통해
거대한 데이터센터로 전송됩니다.
데이터센터란 수천, 수만 대의 컴퓨터(서버)가
빽빽이 들어찬 거대한 창고 같은 공간입니다.
여기에서 수천억 개의 매개변수를 가진
AI 모델이 쉴 새 없이 계산하고,
답변을 생성합니다.
문제는 이 계산 과정에서
엄청난 양의 전기가 소비된다는 점입니다.
그리고 수만 대의 컴퓨터가 동시에 작동하면
어마어마한 열미 발생합니다.
그 뜨거운 열을 어떻게 식히죠?
안 그래도 지구 온난화 때문에 문제인데...
현재 소위 빅테크라고 불리는 대기업에서
데이터센터를 공사중이며 앞으로도
더 많이 지을거라고 계획을 발표했습니다.
메타는 660~720억 달러를
데이터센터를 짓는데 투자하고,
구글은 150억 달러를 투자해
1GW 규모의 데이터센터 허브를 인도에 짓고,
미국의 아칸소,아이오와, 오클라호마, 버지니아 등에도
건축할 예정이라고 발표했습니다.
또한 마이크로소프트에서도
약 800억 달러의 데이터센터 계획을 제시했고,
테슬라 역시 자율주행 FSD 학습과 AI 슈퍼 컴퓨터를 위한
데이터센터를 물 냉각 방식으로 짓고 있다고 말했습니다.
2) 전력 소비
그러면, AI 데이터센터를 가동하기 위해
많은 양의 전기가 소비되는 것이 왜 문제가 될까요?
샤오레이 렌(Shaolei Ren)이 이끄는
캘리포니아 리버사이드 대학교 연구실은
2023년에 AI의 사용으로 막대한 양의
냉각수가 소비된다는 점을 밝혀냈습니다.
“GPT-3와 같은 거대 언어 모델(LLM)과
20~50회 정도의 대화를 나누면,
약 500ml의 물 한 병이
데이터센터 냉각수로 증발한다.“
편의점에서 쉽게 볼 수 있는
500밀리리터의 물은 작아 보입니다.
하지만 전 세계에 AI 사용자 수가
10억명이 넘는다는 통계를 생각해보면,
얼마나 많은 양의 물이 데이터센터 냉가를 위해
사용되는지 추정할 수 있습니다.
렌 교수의 연구에 따르면 GPT-3를 훈련시키는 데만
약 70만 리터의 물이 소비되었는데,
이것은 올림픽 수영장을 거의 다 채울 정도의 양입니다.
더 심각한 것은 전력 소비입니다.
구글의 연구에 따르면,
ChatGPT에 질문 한 번 하는데 드는 전력량은
구글 검색의 약 10~30배에 달합니다.
매사추세츠 대학교 애머스트 캠퍼스의 연구팀은
하나의 대형 AI 모델을 훈련시키는 데 배출되는
탄소 또한, 자동차 5대가 평생 배출하는 양과
맞먹는다고 발표했습니다.
어마 무시하지 않나요?
국제에너지기구(IEA)는 2026년이 되면
전 세계 데이터센터의 전력 소비가
약 1,000TWh(테라와트시)에 도달할 것으로 예상합니다.
이것은 일본 전체의 연간 전략 소비량과 맞먹는 수준으로,
그중에 AI 서버가 대다수를 차지합니다.
네덜란트의 연구기관인 de Volksbank의 보고서에 따르면,
2027년이 되면 AI 서버가 소비하는 전력량이
네덜란드나 스웨덴 같은 한 국가의
연간 전력 소비량과 맞먹을지도 모른다는 전망이 나옵니다.
그러면 이 많은 전기는 어디에서 올까요?
아직도 전 세계 전력의 60%는
석탄, 석유, 천연가스 같은 화석 연료에서 만들어집니다.
즉, 우리가 무심코 누르는 ‘클릭’ 과 ‘엔터 키’가
사실은 기후 위기를 가속시키는 일이 될 수도 있습니다.
3) 생산 과정
마지막으로, 크로포드 교수는
AI의 하드웨어 생산 과정에도 문제가 있다고 지적합니다.
AI를 구동하는 GPT(그래픽 처리 장치) 와
반도체 칩을 만들기 위해서는
희토류 광물이 필요한데,
대부분 아프리카와 남미의 개발도상국에서 채굴됩니다.
보통 희토류 원소 1톤을 정제하기 위해서는
약 7만 5천 리터의 산성 폐수와
1톤의 방사성 폐기물이 발생합니다.
중국의 바옌 오보(Bayan Obo) 광산과
같은 곳에서는 이러한 유독성 폐기물로 인해
토양과 수질이 심각하게 오염되고 있다고 합니다.
또한 리튬 및 코발트를 채굴하는데,
우유니(Salar de Uyuni)와 같은 소금 사막이나
네바다의 광산 등에서 대규모 채굴이 이루어집니다.
이때 그 지역의 수자원을 고갈시키고 생태계를 파괴할 수 있습니다.
심지어 콩고 민주공화국에서는 스마트폰과
AI 칩에들어가는 코발트를 채굴하는 과정에서
아동에게 노동을 전가하는 일이 빈번하게 벌어지고 있습니다.
마치, 다이아몬드 채굴을 위해 탄광으로
아이들을 끌고 간 시에라리온 처럼 말이죠.
(영화- 블러드 다이아몬드 참고)
게다가 반도체 제조 공정에는
막대한 물과 에너지가 소비됩니다.
마이크로 칩 하나를 생산하는데에는
약 2,200갤런(약 8,300리터)의 초순수가 들어가는데,
이것은 칩 제조사가 위치한 지역의 수자원에 큰 부담을 줍니다.
그리고 제조 과정에서 염산, 독성 금속, 휘발성 용매 등
다양한 유해 화학물질이 사용되며,
이것들은 모두 지하수의 오염, 공기 오염을 발생시킵니다.
크로포드 교수는 이와 같은
AI의 무분별한 계발을 향해 이렇게 일갈합니다.
“당신의 AI 비서 뒤에는 보이지 않는 인간의 고통이 있다“
나아가며: 지속 가능한 지능을 위해서
아무리 대단한 능력을 가졌다 해도,
기술의 발전이 지구의 생존을 위협한다면,
그것을 진보라고 부를 수 있을까요?
물론 AI를 활용하여 기후위기를 대비하는데에
사용할 수도 있습니다.
기후 변화 예측,
재생 에너지 최적화,
탄소 배출 감소 기술 개발 등이죠.
하지만 그러기 위해서는 먼저
AI 자체의 환경 비용을 줄이는 것이
선행되어야 합니다.
그래서 AI 연구자들 사이에서는
소위 “Green AI” 운동이
일어나고 있습니다.
에너지 효율이 높은 알고리즘을 개발하고,
재생 에너지로 운영되는 데이터센터를 만들고,
AI 모델의 크기를 줄이는 연구가
계속되고 있다고 합니다.
그러면 지속가능한 AI 시대를 위해
우리 개인이 할 수 있는 일은 없을까요?
몇 가지만 공유하자면,
정말 필요한 질문에만 AI를 사용하거나,
같은 질문을 반복하지 않거나,
텍스트보다 에너지를 많이 사용하는
이미지 생성 AI는 신중하게 사용하기 등을
실천할 수 있습니다.
편리함 뒤에 숨겨진 대가가 있다는 사실을 기억하는 것,
그것이 진정한 Green AI의 시작이 될 수 있지 않을까요?