건축/환경에너지

Nikkei Architecture_2024.9.26 (p18-19)

AI가 건축의 탈탄소화를 가속한다
다만 데이터센터의 전력소비는 향후 4년에 배증 우려

미국 국립연구소가 ‘AI(인공지능)로 인해 건축의 탈탄소화가 진행된다’고 분석한 논문이 화제를 모으고 있다. 한편, AI에 의한 계산량의 증대로 데이터센터의 전력 소비가 향후 4년에 배증한다고 하는 시산도 있다.

AI를 이용하지 않는 경우와 비교해 2050년에 에너지 소비량을 21% 줄일 수 있다. 미국 로렌스버클리 국립연구소는 AI를 사용한 에너지 최적화로 건축물의 탈탄소가 진행되는 것을 정량적으로 나타냈다. 논문은 2024년 7월에 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐다.

저자에 따르면, AI가 건축의 에너지절약에 기여하는지를 체계적/정량적으로 보여준 논문은 없었다.

논문은 미국 내 오피스빌딩의 에너지소비의 70%를 차지하는 중규모 오피스빌딩을 대상으로 하여 연간 에너지 소비량을 모델화했다.

그리고 AI를 이용한 소프트웨어에 의한 에너지 소비 제어나 설비의 예방 보전, 건축 설계의 최적화, 시공시의 로봇 활용 등을 추진함으로써, AI를 이용하지 않는 현상 유지의 경우와 비교해 2050년까지 이산화탄소(CO2) 배출량을 35% 줄일 수 있다고 시산했다.

정부에 의한 에너지 절약 개선에 대한 인센티브나 천연가스 등에 의한 저배출 발전을 AI와 병용하면, 에너지 소비량은 최대 50%, CO2 배출량은 최대 95% 줄일 수 있다고 한다.

국립연구소가 유효성을 나타냄으로써 에너지 절약 영역에서의 관민 대응이 가속화될 것 같다.

북미에서는 AI를 이용해 건축물의 에너지 절약을 실현하려는 스타트업 기업들이 속속 등장하고 있다.

예를 들면 미국 Cambio는 AI를 사용해 상업 부동산의 에너지 절약 개선에 관한 투자 계획을 작성하는 소프트웨어를 전개한다. 미국 패시브로직(PassiveLogic)은 CAD 데이터 등을 바탕으로 건물의 디지털 트윈을 작성해, 공조나 조명, 시큐리티 시스템 등을 AI가 자율적으로 제어하는 플랫폼을 개발하고 있다. 모두 기계적 로직에 의한 제어가 아닌 AI가 상황에 따라 임기응변으로 대응한다는 점에서 공통된다.

-- 미국에서 ‘석탄 회귀’ --
한편으로 생성형 AI의 이용 확대로 인해 전력 소비량은 급증하고 있다.

국제 에너지기관(IEA)의 추계에 따르면, 미국 오픈 AI의 챗GPT가 1회 질문에 회답하는 소비 전력량은 2.9와트시로, 구글 검색의 약 10배에 상당한다. IEA는 2022년에 약 460테라와트시였던 세계의 데이터 센터에서의 소비 전력량이 2026년에 620~1050테라와트시에 달한다고 시산한다. 1000테라와트시는 일본 내 연간 소비 전력량에 필적하는 규모다.

“미국의 전력망은 대폭적인 부하 증가에 대한 대비가 되어 있지 않다”. 미국 시장조사 업체인 Grid Strategies는 리포트에서 이렇게 지적했다.

미국에서는 이미 소비전력 증가에 따른 폐해가 나타나기 시작했다. 2023년 6월, 미주리 주와 캔자스 주에 전력을 제공하는 에버지(Evergy)는 석탄화력발전소의 폐쇄 계획을 철회. 태양광 발전시설을 신설한다는 계획도 철회했다. 탈탄소화를 위한 계획이 크게 후퇴한 셈이다.

에버지뿐 아니라 미국 얼라이언트 에너지(Alliant Energy)와 미국 퍼스트 에너지(FirstEnergy)도 2024년 들어 석탄화력발전소의 폐지/전환 계획을 취소했다.

전력 수요 증가로 탈탄소 조류가 역회전하는 사태가 발생하는 가운데, 지역에 미치는 영향을 줄이기 위해 계통전원과 분리해 직접 발전소로부터 전력을 공급받는 사례도 나타났다. 예를 들면, 미국 아마존닷컴 산하의 AWS는 2024년 3월, 미국 독립계 전력회사인 탈렌 에너지(Talen Energy)가 미국 펜실베니아 주에 건설한 큐뮬러스(Cumulus) 데이터센터를 6억 5000만 달러(약 925억 엔)에 매수했다.

큐뮬러스는 인접 부지에서 탈렌이 조업하는 수스케한나(Susquehanna) 원자력발전소로부터 직접 전력을 공급받는다. 탈렌에 따르면, 원자력발전소에서 직접적으로 전력을 공급받는 데이터센터는 미국에서 처음이다.

AI를 통한 에너지 절약이 진행되는 한편으로, 사회 전체적으로 보면 계산량의 증대로 소비 전력량은 증가한다. AI의 이용에서는 한 업종에 국한된 분석뿐만 아니라 서플라이 체인 전체를 고려한 냉정한 논의가 요구되고 있다.

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