AI 시대 데이터센터, 이제 물도 경쟁이다…아마존 “7배 효율” 수치 공개

자원 소비에 대한 비판이 거세지는 가운데, 주요 데이터센터 운영 기업들은 자사가 환경에 과도한 부담을 주지 않는다는 점을 입증하기 위해 분주히 움직이고 있다. 적어도 경쟁사보다는 환경 영향이 적다는 사실을 보여주려는 경쟁이 벌어지고 있는 셈이다.

이러한 흐름 속에서 아마존은 주목할 만한 수치를 공개했다. 아마존은 지난 5년 동안 물 사용 효율을 52% 개선했으며, 자사 데이터센터의 물 사용 효율이 업계 평균보다 7배 높다고 밝혔다.

회사 측은 이러한 성과가 프리 에어 쿨링(Free Air Cooling), 증발 냉각(Evaporative Cooling), 운영 온도 기준 상향 등 다양한 혁신 기술을 결합한 결과라고 설명했다.

시장조사업체 그레이하운드 리서치(Greyhound Research)의 산칫 비르 고기아(Sanchit Vir Gogia)는 이번 발표가 AI 시대에 정보 공개의 중요성이 커지고 있음을 보여준다고 분석했다. 또한 기술 자체만으로는 더 이상 차별화를 이루기 어려운 시대가 됐다는 신호라고 평가했다.

고기아는 “물 사용 효율은 이제 하이퍼스케일 사업자 간 경쟁의 핵심 영역이 됐다”라며 “더 이상 보고서의 부수적인 항목으로 취급되는 지표가 아니다”라고 말했다.

아마존은 어떻게 물 사용량을 줄이고 있나

아마존에 따르면 2025년 글로벌 데이터센터 운영 기준 물 사용 효율(WUE, Water Usage Effectiveness)은 IT 부하 1킬로와트시(kWh)당 0.12리터(L/kWh)였다. 이는 업계 평균인 0.84L/kWh와 비교해 약 7배 높은 효율이다.

아마존 다음으로 물 사용 효율이 높은 기업은 마이크로소프트(MS)였다. MS의 2025년 물 사용량은 0.27L/kWh로, 2024년의 0.30L/kWh에서 개선됐다. 반면 구글은 최근 수년간 평균 1.15L/kWh를 기록해 주요 사업자 가운데 가장 많은 물을 사용한 것으로 나타났다. 메타는 약 0.20L/kWh 수준을 유지했다.

아마존은 이러한 성과가 여러 기술적 접근의 결과라고 설명했다.

우선 전체 운영 시간의 약 90% 동안 ‘프리 에어 쿨링(Free Air Cooling)’ 방식을 사용한다. 외부 공기를 데이터센터 내부로 유입해 서버에서 발생한 열을 흡수하게 한 뒤 다시 외부로 배출하는 방식이다. 이 과정에서는 물이 전혀 사용되지 않는다. 아마존은 이를 여름 저녁 에어컨을 켜는 대신 창문을 열어 환기하는 것에 비유했다.

기온이 높아지면 증발 냉각(Evaporative Cooling)을 활용한다. 흡수성 소재에 물을 분사한 뒤 공기를 통과시키면 물이 증발하면서 공기 중 열을 흡수한다. 이를 통해 공기 온도를 화씨 기준 5~10도 낮출 수 있다.

아울러 데이터센터 운영 온도 기준도 의도적으로 높여왔다. 서버가 더 높은 온도를 견딜 수 있도록 설계를 개선함으로써 냉각에 필요한 물 사용량을 줄인 것이다. 아마존은 수년간의 반복적인 테스트와 조정을 거쳐 현재 운영 온도를 화씨 85도까지 높였다고 밝혔다.

재생수 활용 확대…지역사회 물 환원 프로젝트도 추진

아마존은 2025년 기준 사용한 물 4갤런당 3갤런을 지역사회에 환원했다고 밝혔다. 또한 2030년까지 사용한 물 전량을 다시 환원하는 ‘워터 포지티브(Water Positive)’ 목표 달성률이 현재 75% 수준에 이르렀다고 설명했다.

회사는 식수가 아닌 하수처리장에서 공급받은 재생수를 전 세계 130개 데이터센터에서 사용하고 있다. 이 가운데 26개 시설은 재생수만 사용한다.

또한 지역사회와 협력해 연간 58억 갤런 이상의 물을 추가로 환원할 수 있는 재생수 프로그램 구축도 지원하고 있다.

아마존은 특히 물 부족 문제가 심각한 지역에 집중하고 있다. 회사는 “지역사회가 실제로 원하는 혜택을 제공할 수 있도록 물 관리 활동을 추진하고 있다”라고 밝혔다.

실질적인 성과지만 해석에는 주의가 필요

무어 인사이트 앤 스트래티지(Moor Insights & Strategy)의 부사장 겸 수석 애널리스트 맷 킴볼(Matt Kimball)은 “아마존이 거둔 개선 효과는 분명 실제 성과이며, 이를 뒷받침하는 기술적 접근도 충분히 타당하다”라며 “그 점에서는 아마존이 긍정적인 평가를 받을 만하다”라고 말했다.

킴볼에 따르면 아마존이 공개한 0.12L/kWh 수치는 물 사용 효율(WUE, Water Usage Effectiveness)을 의미한다. 이는 IT 부하 1킬로와트시(kWh)를 처리하는 데 데이터센터가 사용하는 물의 양을 측정하는 지표다. WUE는 업계 단체인 그린그리드(The Green Grid)가 도입했으며 현재 데이터센터 물 사용량을 평가하는 표준 지표로 널리 활용되고 있다.

다만 이러한 수치를 정확하게 비교하는 데는 여러 변수와 해석상의 차이가 존재한다. 데이터센터 사업자가 WUE만 보고하는지, 전력 생산 과정에서 사용된 물까지 포함하는지, 재생수를 식수와 동일한 기준으로 산정하는지 등에 따라 결과가 달라질 수 있다.

그럼에도 킴볼은 “아마존의 경우 단순히 부담을 다른 영역으로 전가한 것은 아니다”라고 평가했다.

프리 에어 쿨링과 운영 온도 기준 상향은 물 사용량뿐 아니라 에너지 소비도 함께 줄인다. 또한 데이터센터 효율성을 나타내는 대표 지표인 전력사용효율(PUE, Power Usage Effectiveness)은 약 1.15 수준을 기록하고 있다.

킴볼은 “아마존이 우수한 물 사용 효율을 달성한 것이 에너지 효율 저하를 대가로 얻은 결과는 아니다”라고 설명했다.

특별한 비법은 아니다

킴볼은 아마존의 성과가 인상적이기는 하지만, 회사가 강조하는 기술 자체는 점차 업계 표준으로 자리 잡고 있다고 지적했다.

그는 “아마존은 분명 선도적인 위치에 있지만, 누구도 따라 할 수 없는 비밀 기술을 보유한 것은 아니다”라며 “차별화 요소는 규모와 실행력, 시설 설계, 지역별 인프라 구성, 그리고 에너지 효율 목표를 적극적으로 추진하는 전략에 있다”라고 분석했다.

경쟁사들도 서로 다른 방식으로 유사한 목표를 추구하고 있다. MS는 증발 과정에서 발생하는 물 손실을 크게 줄이는 폐쇄형 냉각 시스템에 투자하고 있다. 구글은 재생수 활용 확대와 AI를 활용한 데이터센터 최적화에 집중하고 있으며, 메타는 오랫동안 외기 냉각 방식을 적극 활용해 왔다.

또한 업계 전반은 고밀도 AI 인프라 구축에 대응하기 위해 액체 냉각 기술 도입을 확대하고 있다. 킴볼은 “이러한 변화는 데이터센터의 물 사용 구조 자체를 다시 바꾸고 있다”라고 설명했다.

그는 데이터센터 입지도 중요한 변수라고 강조했다. 기후 조건은 물 사용 효율에 직접적인 영향을 미치기 때문에 어떤 지역에 인프라를 구축하느냐가 냉각 방식만큼 중요하다는 것이다.

아울러 전력 소모가 큰 AI 워크로드는 기존 논의를 근본적으로 바꾸고 있다고 지적했다. 전통적인 기업용 업무 환경과 대규모 AI 학습 클러스터는 발열 특성이 크게 다르기 때문이다.

킴볼은 “AI 인프라가 계속 확대되는 상황에서 장기적으로 물과 에너지 사용의 균형을 어떻게 맞출 것인지에 대해 업계는 여전히 해답을 모색하고 있다”라고 말했다.

정보 공개 경쟁 본격화

고기아가 지적했듯 이제 데이터센터 사업자를 차별화하는 요소는 기술 자체보다 정보 공개 수준이다.

예를 들어 MS는 미국 내 모든 데이터센터 권역의 물 사용 데이터를 공개하겠다고 약속했다. 데이터센터 전문 기업 에퀴닉스는 전체 데이터센터 포트폴리오 기준 물 사용 효율 0.91L/kWh를 공개하고 있으며, 증발 냉각 방식을 사용하는 시설의 경우 1.41L/kWh라는 별도 수치도 제공하고 있다.

고기아는 “이처럼 운영 범위를 명확히 구분해 공개하는 방식은 아직 대부분의 시장 참여자가 채택하지 않은 수준의 관리 체계”라고 평가했다.

그는 클라우드 경쟁의 다음 단계는 냉각 기술이나 열 관리 성능뿐 아니라 투명성에 의해 결정될 것이라고 전망했다.

고기아는 “지역별 데이터를 공개하는 사업자가 더 빠르게 인프라를 확장하고, 인허가 절차를 보다 수월하게 진행하며, 법적 분쟁도 줄일 수 있을 것”이라고 설명했다.

실제로 그레이하운드 리서치는 향후 12~24개월 안에 물 사용 정보 공개가 클라우드 및 AI 인프라 관련 제안요청서(RFP)의 표준 항목으로 자리 잡을 것으로 예상하고 있다.

고기아는 CIO들에게 지역별 취수량과 물 소비량, 수원(水源) 구성 비율, 지역별 냉각 아키텍처, 가뭄 대응 계획, 그리고 운영 효율성과 물 환원 실적을 명확히 구분한 데이터를 요구해야 한다고 조언했다.

한편 이번 발표가 나온 시점도 의미심장하다. 아마존은 본사가 위치한 미국 시애틀시가 물 사용 문제를 이유로 신규 대형 데이터센터 건설을 1년간 중단하기로 결정한 지 이틀 만에 관련 수치를 공개했다.

또한 현재 미국 내 70개 이상의 지방자치단체가 데이터센터 건설과 관련해 임시 또는 영구적인 규제를 시행하고 있으며, 유럽연합(EU) 집행위원회 역시 물 사용 기준을 포함한 효율성 표준 마련을 추진하고 있다.

고기아는 “이번 발표는 지속가능성 보고서인 동시에 데이터센터에 대한 사회적 우려에 대응하기 위한 전략적 성격도 갖고 있다”라고 분석했다.

AI가 데이터센터 경쟁의 규칙을 바꾸고 있다

킴볼은 기업들이 이러한 변화에 주목해야 하는 이유가 단순히 ESG(환경·사회·지배구조) 보고 때문만은 아니라고 설명했다.

첫째, 물은 데이터센터 입지를 결정하는 핵심 제약 요소로 부상하고 있다. 지역사회 역시 신규 개발에 대한 반대 목소리를 높이고 있으며, 이는 데이터센터 용량 확보와 확장 일정, 운영 비용에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.

둘째, 클라우드 사업자의 물 사용량은 고객 기업의 지속가능성 평가에도 점점 더 큰 영향을 미치고 있다. 환경 관련 공시 의무가 있거나 물 사용 감축 목표를 보유한 기업들은 자사 애플리케이션과 AI 워크로드를 지원하는 인프라의 자원 소비 현황을 더욱 면밀히 살펴보고 있다.

고기아는 궁극적으로 데이터센터가 더 이상 눈에 띄지 않는 배경 인프라가 아니라고 지적했다. 이제는 지역사회와 이해관계자 간 논쟁의 대상이 되는 사회 기반시설로 변모하고 있다는 설명이다.

그는 “앞으로 성공하는 사업자는 물을 지속가능성 보고서의 수치가 아니라 사회 전체가 함께 관리해야 할 공공 자원으로 인식할 것”이라며 “AI 인프라의 미래는 기술 역량만큼이나 자원 관리 역량에 의해 결정될 것”이라고 말했다.
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