미국의 대부분의 신규 AI 데이터 센터가 가뭄 지역에 건설 중 — 계획된 809개 프로젝트 중 3분의 2가 물 부족 지역에 위치

이번 주 The Guardian의 분석에 따르면, 미국 전역에 계획된 809개의 데이터 센터 중 약 3분의 2가 지난 1년 동안 가뭄을 겪은 토지에 건설될 예정입니다. 국립해양대기청(NOAA)의 국가 통합 가뭄 정보 시스템(National Integrated Drought Information System)에 따르면, 해당 연구는 517개의 데이터 센터가 지난 1년 동안 가뭄 피해 지역으로 분류된 곳에 건설될 예정이라고 주장합니다.

보고서에 따르면, Xylem과 Global Water Intelligence의 1월 보고서를 인용했을 때 데이터 센터 냉각(cooling)은 2050년까지 AI가 요구할 추가 용수의 약 4%만을 차지하는 반면, 발전(power generation)이 약 54%, 반도체 제조(semiconductor fabrication)가 약 42%를 차지합니다. 지난주 발표된 UN University의 보고서도 이와 유사한 비율을 나타냈으며, 2025년 데이터 센터의 전력 사용량을 약 448 TWh로 추정했습니다.

랙(rack) 내부의 칩과 이를 구동하는 전력이 나머지를 차지합니다. 현대적인 로직 팹(logic fab)은 하루에 200만에서 1,000만 갤런을 소비하며, 칩 제조에는 일반적인 물을 사용할 수 없습니다. 팹(fab)에 필요한 초순수(ultrapure water) 1,000갤런을 생산하기 위해서는 약 1,400~1,600갤런의 시 상수도(municipal supply)가 필요하므로, 단 하나의 웨이퍼(wafer)를 식각(etch)하기도 전에 투입 단계에서 손실이 발생합니다.

예를 들어, TSMC의 피닉스(Phoenix) 소재 3개 팹(fab)은 완공 시 미국에서 네 번째로 건조한 주에서 하루 총 1,640만 갤런의 물을 끌어다 쓸 것으로 예상됩니다. 이 회사는 현장 재활용(on-site reclamation)을 통해 그 중 상당 부분을 상쇄하고 있으며, 재활용률은 85%에서 90%를 향해 높아지고 있지만, 여전히 물이 이미 부족한 지역에서 물을 끌어 쓰고 있는 상황입니다.

데이터 센터 운영자들은 이 분야가 농업에서 사용하는 양의 극히 일부만을 사용한다고 흔히 언급하지만, 이는 세 가지 요소 중 하나만을 고려한 것입니다. 냉각 (Cooling)만을 계산하면, 동일한 인프라에 의해 발생하는 팹 (Fab, 반도체 제조 공장) 및 발전 (Generation) 수요를 제외하게 되며, 바로 이 지점에 대부분의 성장 용량이 집중되어 있습니다. 데이터 센터와 그 가속기 (Accelerators)를 공급하는 팹은 동일한 가뭄 지역에 위치하여 동일한 지하수를 끌어다 쓸 수 있지만, 냉각 수치에 나타나는 것은 그중 하나뿐입니다.

잠재적인 해결책은 밀폐형 직접 칩 액체 냉각 (Sealed, direct-to-chip liquid cooling)이 될 것입니다. Nvidia는 자사의 GB200 NVL72 시스템이 공랭식 (Air cooling)보다 최대 300배 더 높은 물 효율성을 갖췄다고 평가하지만, 이 수치는 냉각 루프 (Cooling loop)만을 대상으로 합니다. 해당 랙 (Racks)은 각각 120 kW에서 140 kW를 소모하며, 올해 말 출시될 Vera Rubin 플랫폼은 단일 랙의 전력을 600 kW까지 밀어붙입니다. 랙당 전력량이 많아진다는 것은 더 많은 발전 (Generation)을 의미하며, 열병합 및 가스 화력 발전 (Thermal and gas-fired generation) 자체도 물 집약적이기 때문에, 랙 수준에서의 물 절약 효과는 발전소에서 다시 나타나게 됩니다.

루이지애나에 Meta가 제안한 Hyperion 데이터 센터가 한 가지 사례입니다. 이곳의 폐쇄 루프 냉각 (Closed-loop cooling)은 약 10개의 가스 화력 발전소 출력과 결합될 예정인데, 이 발전소들은 전기를 생산하기 위해 자체적으로 물을 소비합니다. 따라서 현장 냉각 용수 사용량은 줄어드는 반면, 냉각과 발전의 합산 수요는 증가하며, 랙 전력이 Rubin의 600 kW를 향해 확장됨에 따라 이 합산 수치는 더욱 빠르게 상승할 것입니다.

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캘리포니아, 미시간, 아이오와를 포함한 여러 주에서 냉각과 관련된 입법을 시작했으며, 이들은 의무적인 용수 사용 보고를 검토하고 있습니다. 사우스캐롤라이나와 캔자스는 폐쇄 루프 시스템 (Closed-loop systems)을 요구할 수 있으며, 뉴욕의 입법가들은 데이터 센터에 대한 전면적인 모라토리엄 (Moratorium, 일시 중단)을 제안하기도 했습니다. 각 조치는 눈에 보이는 4%를 겨냥하고 있으며, AI의 물 수요 성장을 주도하는 제조 및 발전 수요는 그대로 방치하고 있습니다.

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Luke James는 프리랜서 작가이자 저널리스트입니다. 법률 분야의 배경을 가지고 있지만, 기술 전반, 특히 하드웨어와 마이크로일렉트로닉스(microelectronics), 그리고 모든 규제 관련 사항에 개인적인 관심을 가지고 있습니다.