AI발 데이터센터, 냉각수 3배 급증 경고에 글로벌 수자원 규제 확산

에너지 시장조사업체 리스타드에너지는 인공지능 확산 여파로 세계 데이터센터의 연간 직접 냉각수 소비량이 2025년 2220억 리터에서 2030년 6440억 리터로 3배 가까이 증가할 수 있다고 전망했다. 이는 전 세계 인구(약 80억 명)가 40일 동안 매일 마실 수 있는 엄청난 양의 식수가 데이터센터 열을 식히는 데만 사라진다는 뜻이다.

리스타드에너지는 지난 28일(현지시각) 발표한 분석 보고서에서 적극적인 절감 기술을 도입할 경우 연간 용수 소비량을 3880억 리터 수준으로 낮출 수 있다고 밝혔다. 전력망 확충과 함께 냉각수 공급 문제가 데이터센터 확장의 핵심 제약 요인으로 부상하면서, 고효율 냉각 장비를 공급하는 한국 제조사의 해외 진출 경로에도 구조 변화가 나타나고 있다.


컴퓨팅 장비의 발열을 해소하기 위한 데이터센터의 용수 사용량이 가파른 증가세를 보이고 있다. 리스타드에너지는 위험 요인을 반영한 기본 시나리오에서 2025년 2220억 리터였던 직접 냉각수 소비량이 2030년 6440억 리터에 도달할 것으로 계산했다.
불과 5년 만에 4220억 리터가 추가로 필요하다. 이렇게 늘어나는 양만 해도 웬만한 중소 국가나 글로벌 대도시 여러 개가 새로 생겨나 쓰는 물의 양과 맞먹기 때문에, 전 세계 수자원 당국과 빅테크 기업들이 발등에 불이 떨어진 것처럼 규제와 기술 개발에 나서고 있다.

효율 개선 조치가 따르는 중간 시나리오에서는 5430억 리터, 공격적인 물 절약 시나리오에서는 3880억 리터로 억제된다.

인공지능 서버는 단위 면적당 발열량이 막대하다. 다만 랙 단위 액체 냉각 기술을 적용하면 시설 전체의 냉각 부담을 덜어 건식 냉각 활용 범위를 넓힐 수 있다. 엔비디아의 베라 루빈 플랫폼에 제안된 냉각 설계가 대표 사례다. 기온이 낮은 지역일수록 건식 냉각의 수자원 절감 효율은 높게 나타난다.


냉각 시스템 구조에 따라 수자원 절약과 전력 소비 사이의 상충 관계가 뚜렷해진다. 기존 습식 방식 대신 건식 냉각을 적용하면 정보기술 부하 1킬로와트시(kWh)당 약 2.15리터의 물을 아낄 수 있다. 반면 건식 냉각기를 가동하기 위해 1kWh당 0.30~0.74kWh의 추가 전력을 소비해야 한다.

발전 과정에서 쓰이는 간접 용수 소비량도 시설 입지에 큰 영향을 준다. 미국 데이터센터의 경우 전력 생산 단계에서 소모되는 물의 양이 데이터센터 현장에서 쓰는 직접 냉각수의 2배를 웃돌 수 있다. 데이터센터를 짓고 운영하는 전 과정에서 직·간접적으로 소비 및 오염되는 물의 총량은 자체 냉각 효율과 공급 전력의 용수 집약도에 따라 복합 결정된다.
운영사별 수자원 사용 효율(WUE) 편차도 상당하다. 아마존웹서비스(AWS)의 2025년 평균 직접 사이트 WUE는 1kWh당 0.12리터였고, 메타는 2024년 0.19리터, 마이크로소프트는 2025 회계연도 기준 0.27리터를 기록했다.

디지털리얼티와 에퀴닉스는 2025년 기준 각각 0.59리터와 0.91리터로 집계됐다. 구글은 공식 수치를 공개하지 않았으나 소비 강도가 상대적으로 높은 것으로 나타났다. AWS의 경우 스톡홀름 사업장이 0.02리터인 반면 자카르타 사업장은 2.85리터로 100배가 넘는 차이를 보였다.


주요국 정부는 수자원 고갈을 막기 위한 규제 마련에 착수했다. 싱가포르는 녹색 데이터센터 로드맵을 통해 전력 1메가와트시(MWh)당 물 소비량을 2세제곱미터(㎥) 이하로 제한하는 기준을 설정했다.

미국 텍사스주는 세제 혜택과 전력, 용수 사용 감사가 진행되는 동안 신규 데이터센터 승인을 일시 유예했다. 2030년 세계 데이터센터 직접 용수 소비량의 34%가 쓸 수 있는 물의 양에 비해 물 수요가 너무 많아 만성적인 물 부족과 가뭄 위험에 시달리는 지역에 집중될 것으로 분석된다.

글로벌 빅테크의 2030년 워터 포지티브 목표와 맞물려 한국 냉각 하드웨어 공급망도 직접적인 영향을 받고 있다. LG전자는 엔비디아 인증을 획득한 600kW급 냉각수 분배 장치(CDU)와 대형 칠러를 앞세워 빅테크 데이터센터 냉각 인프라 공급에 나섰다.

정유·소재 기업인 SK엔무브와 GS칼텍스는 물을 전혀 쓰지 않는 비전도성 플루이드 기반의 액침냉각(Immersion Cooling) 솔루션을 상용화하며 수자원 규제 대응 밸류체인에 진입했다. 다만 북미와 아시아 등 고물스트레스 지역의 인허가 심사가 지연될 경우 현지 프로젝트용 장비 반입 일정이 순연될 수 있는 위험 요인도 상존한다.

차세대 인공지능 인프라 경쟁은 단순한 연산 성능을 넘어 전력과 수자원을 동시에 아끼는 냉각 아키텍처 확보 싸움으로 번지고 있다. 규제 기준을 충족하는 열관리 기술의 상용화 속도가 향후 인프라 확장의 핵심 변수가 되고 있다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com