AIDC 전력 규제, ‘얼마나 쓰나’에서 ‘얼마나 줄이나’로 바뀔까

AIDC의 전력 확보 방식이 전력 공급 확대 중심에서 수요 조절 중심으로 옮겨가는 흐름이 나타나고 있다. 기존 방식은 발전소·전력망 증설로 필요 전력 전량을 확보한 뒤 데이터센터를 가동하는 구조였다.

이와 함께 대안도 부상하고 있다. 전력망이 혼잡할 때 AI 연산을 축소하는 방식과 전력망이 혼잡할 때 AI 연산을 다른 지역·시간대로 이전하는 방식이다.

구글·엔비디아는 전력 상황에 따라 AIDC의 전력 소비를 조절하는 '유연한 AI 데이터센터'의 확산을 추진하고 있다. 이 구상은 데이터센터를 24시간 동일 전력 소비의 고정 수요처가 아니라 전력망 상황별로 사용량을 조절할 수 있는 자원으로 활용하는 데에 초점이 맞춰져 있다.

이런 변화가 국내에 적용될 경우 AIDC 전력 규제 기준도 이동할 가능성이 있다. 전력 사용 총량 중심이던 기준이 전력 부족 시 사용량 감축의 속도·확실성 중심으로 바뀔 수 있다.

국내에서는 AIDC 특별법 하위법령을 통해 비수도권 시설 전력계통영향평가(전평) 면제 범위를 구체화하는 작업이 진행되고 있다. 다만 전평 면제 논의가 시설 규모에만 머물 경우에는 전력 사용량을 절감할 수 있는 AIDC와 그렇지 않은 시설을 구분하기 어렵다는 문제가 제기된다.

이에 따라 데이터센터 평가 기준으로는 단순 전력 문턱 완화를 넘어 '전력 유연성'을 도입할 필요가 있다는 지적이 나온다. 전력 유연성의 핵심은 전력 부족 시 모든 AI 서비스의 일률 중단을 배제하는 데 있다. 실시간 응답과 안정성이 중요한 작업은 우선 보호 대상이며, 즉시 처리가 불필요한 AI 학습·배치 작업은 속도 저하 또는 실행 시간 조정이 가능하다.

AI 작업은 실행 시간과 처리 위치를 조정할 수 있다. 또 에너지저장장치(ESS) 또는 자체 발전원을 활용할 수 있으며, ESS·자체 발전원 활용을 통해 전력망 수전 전력을 감축할 수 있다.

이런 흐름 속에서 구글·엔비디아·에메랄드AI는 16일(현지시간) 'AI 에너지 관리 연합(AEMA)'을 출범시켰다. AEMA의 목표는 AIDC 전력 유연성 평가용 공통 기술·운영 지표를 마련하는 데 있으며, 관련 정책 도입도 촉진한다.

AEMA는 데이터센터에 적용할 원칙으로 특정 하드웨어·소프트웨어보다 실제 감축 성능을 평가하는 방향을 제시했다. 핵심은 데이터센터의 설비 종류가 아니라 전력 감축 요청에 실제로 얼마나 유연하게 대응하는지를 성능으로 검증하겠다는 것이다. 평가 기준으로는 전력 감축 요청 반응 속도, 감축량 규모, 감축 지속 시간, 비상 상황 예측대로 작동 여부를 제시했다.

AEMA는 또 검증 가능한 전력 유연성 약속을 한 데이터센터를 대상으로 별도 접속 절차를 마련하는 방안을 제시했다. 이 별도 접속 절차의 목적은 기존보다 빠르고 대규모 전력망 연결이다. 다만 전력 유연성을 이유로 공급 용량을 우선 배정하는 제도는 미확정이다.

이에 따라 제시된 운영 구조는 전력망에 여유가 있을 때 AI 연산을 최대 수행하고, 폭염·발전소 고장 등으로 전력 수급이 불안정할 때는 일부 연산을 지연하는 방식이다. 이런 구상은 발전소·송전망 완공을 기다리지 않고 기존 전력망의 남는 용량을 활용할 수 있다는 장점이 있다.

데이터센터가 비상 시나 전력 수요 급증 상황에서 전력 사용을 얼마나 빠르게 줄일 수 있는지를 보여주는 사례가 잇따라 제시됐다. AEMA 발표에 따르면 전력 유연성 실증에서 비상 상황을 가정한 결과, 1분 이내 데이터센터 소비전력을 약 3분의 1 감축한 사례가 확인됐다. 엔비디아·에메랄드AI는 지난 1년간 세계 5개 상업용 데이터센터에서 AI 연산·소비전력 동시 조절 기술을 시험했다. 구글은 미국 전력회사 인디애나미시간파워(I&M)·테네시밸리공사(TVA)와 머신러닝 작업 조정 수요반응 계약을 체결했다.

이들 사례는 전력 수요가 급증할 때 데이터센터가 즉시 처리가 불필요한 작업을 지연하거나 시간대를 이동해 전력 사용량을 축소하는 방식과 맞닿아 있다. 전력 수요 급증 시 즉시 처리 불필요 작업을 지연·시간대 이동함으로써 데이터센터 전력 사용량을 줄이는 방식이 활용되고 있다.

기존의 조절 수단은 냉각·전력 설비 효율화와 ESS를 통한 데이터센터 계통 전력 사용량 조절에 집중됐다. 그러나 이제는 AI 연산 자체도 전력 조정 대상에 포함되는 변화가 나타나고 있다. 과거에는 냉각·전력 설비나 ESS 중심으로 전력 사용을 조절했다면, 현재는 연산 작업 일정과 AI 연산량 자체를 조정하는 방식으로 대상이 확대된 것이다.

비교 관점으로는 효율 높은 센터와 전력 감축 가능한 센터의 차이가 제시된다. 기사에는 AI가 생성한 이미지가 사용됐다.

데이터센터를 평가할 때는 일반적인 에너지 효율과 전력 유연성을 구분해서 봐야 한다. PUE 기준은 데이터센터 전체 전력 사용량 대비 IT 장비 전력 사용량을 비교하는 것이며, PUE의 의미는 냉각·전력변환 설비 등에 추가 투입되는 전력 수준을 보여주는 데 있다. 반면 전력 유연성의 의미는 계통의 요청이 있을 때 실제 소비전력을 얼마나 감축할 수 있는지를 가리킨다.

이에 따라 PUE가 낮은 데이터센터라고 해도 GPU를 상시 최대 출력으로 가동해 소비전력을 줄일 수 없는 경우가 있을 수 있다. 이런 경우에는 해당 데이터센터가 전력망에 고정적인 대규모 부하로 작용한다. 반대로 전체 전력 사용량이 큰 데이터센터라도 일부 AI 학습을 다른 시간대로 옮길 수 있고, ESS·자체 발전원을 활용할 수도 있다. 이런 경우에는 전력 피크 때 계통의 부담을 완화할 수 있다.

전력회사 관점에서는 연간 전력 소비량뿐 아니라 최대 수요가 발생하는 순간의 사용량이 중요하다. 전력망·발전설비는 최대 전력이 필요한 시간대를 기준으로 구축해야 하기 때문이다. 전력 유연성이 낮으면 제한된 시간대의 최대 전력수요에 대응하기 위해 발전소·송·변전 설비를 증설해야 할 가능성이 있으며, 이 증설에는 막대한 비용과 시간이 소요된다.

AIDC가 피크 시간대의 전력 사용을 감축하면 기존 전력망의 추가 시설 연결 여지가 확대된다. 이에 따라 데이터센터의 역할은 전력망 부담의 고정 부하에서 수요 조절 가능한 전력 자원으로 바뀔 수 있다.

다만 모든 AI 연산의 자유로운 축소는 불가하다. 검색·금융·의료·보안 서비스는 실시간 응답과 안정성이 중요해 전력 사정만으로 이들 서비스의 가동을 지연하기는 어렵다. 이에 따라 데이터센터 사업자에게는 중요 서비스와 조정 가능한 작업을 구분하는 과제가 있으며, 전력 감축 중에도 고객 서비스 품질을 보장해야 하는 과제가 있다.

이런 감축이 전력 수급 위기 대응에 실제로 도움이 되려면 약속된 감축량의 실제 이행 여부를 검증하는 체계가 필요하다. 데이터센터의 감축 가능 전력을 과대 산정할 경우 전력 수급 위기 때 계획의 효과가 미달할 가능성도 있다. 또한 사전에 감축 속도·지속시간·복구 과정·운영 데이터 공유 기준에 대한 합의가 필요하다.

국내 AIDC 전력 정책 설계 기준은 수전용량·입지 중심이다. 전평 대상 지역에서 일정 규모 이상 신규 전력 공급을 희망하는 사업자는 전평을 통해 전력 공급 가능성·계통 영향을 검토받는 대상이다. 이에 따라 AIDC 사업 추진을 좌우하는 변수는 전평 통과 여부·전력 인입 시점이다.

내년 3월 시행 법률은 '인공지능 데이터센터 산업 진흥에 관한 특별법'이다. 해당 특별법에는 비수도권에 구축하는 AIDC 가운데 대통령령 기준 이하 전력 공급 규모 시설은 전평을 실시하지 않을 수 있다는 내용이 담겼다.

다만 전평 면제 적용의 구체적 규모는 하위법령에서 결정된다. 최근에는 하위법령 공개토론회가 개최됐다. 공개토론회의 주요 의제는 AIDC 인정 범위·전력 특례였다.

현재 하위법령 논의는 AIDC 전력 유연성의 공식 규제 기준을 채택하는 단계가 아니다. 현 단계의 하위법령 논의 성격은 AIDC 인정 대상을 구체화하고 전평 특례 적용 범위를 구체화하는 데 있다.

같은 수전용량의 AIDC라도 실제 전력망에 미치는 영향에는 차이가 있다. 피크 시간대에 최대 출력을 유지하는 시설이 있는 반면, AI 연산·ESS·자체 발전원 조정으로 사용량을 감축할 수 있는 시설도 존재한다. 이런 시설들을 동일 기준으로 평가하면 전력 유연성 투자 유인이 저하될 수 있다는 지적이 나온다.

이에 따라 해외 전력 유연성 모델의 국내 적용 가능성이 대안으로 거론된다. 전평·전력망 접속 심사에서는 최대 사용량과 감축 가능 전력 규모를 동시에 평가할 수 있으며, 사업자가 감축 가능 용량·반응시간·지속시간을 사전에 제시하는 방식이 가능하다. 이후 제시 내용에 대한 검증을 거쳐 전력망 접속 절차·특례 심사에 반영하는 방식도 검토할 수 있다.

또 다른 대안으로는 조건부 전력 공급 방식이 제시된다. 이 방식은 우선 접속을 허용한 뒤 계통 혼잡 시 약정량만큼 사용량을 감축하는 구조다. 다만 조건부 접속 제도를 도입할 경우에는 감축 약정 이행 여부를 확인할 필요가 있고, 불이행 비용 부담 설계와 안정적 감축에 대한 인센티브 설계도 필요하다.

AIDC 확산에 따른 전력 수요 증가가 이어지는 가운데, 발전소·송전망 건설만으로 수요를 충당하려면 상당한 시간이 소요되고 상당한 비용이 든다. 이에 대해 구글·엔비디아가 제시한 해법은 전력을 신규 생산하는 것과 함께 기존에 확보한 전력의 사용 시점·방식도 중요하다는 점에 맞춰져 있다.

이런 흐름 속에서 국내 AIDC 정책은 전평 면제 규모 중심의 접근을 보여 왔지만, 추가 과제로는 전평 면제 규모 결정에서 더 진전할 필요가 있다는 지적이 나온다. 향후 AIDC의 평가 요소로는 전력 요구량과 전력망 부담 시 감축 가능 규모가 함께 거론되며, 전력망이 어려울 때의 감축 가능성이 전력 확보 속도와 사업 경쟁력을 결정할 가능성도 확대되고 있다.

출처: 아이티데일리 (IT DAILY) · 이재영 기자
원문: https://www.itdaily.kr/news/articleView.html?idxno=241692

참고자료

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