AI가 환경에 얼마나 심각한 피해를 끼칠까? 이제 그 질문에 대한 일부 답이 나오기 시작했다. 구글과 미스트랄AI가 각각 AI 질의가 환경에 미치는 영향을 자체적으로 평가한 결과를 공개한 것이다.

지난 7월 미스트랄AI는 자사 모델의 학습과 질의 처리 과정에서 발생하는 이산화탄소(CO2) 배출량, 물 소비량, 소재 사용량을 평가한 자체 보고서를 발표했다. 구글은 모델 학습은 제외하고 제미나이가 질의에 답변할 때 소모하는 전력과 물의 양, 그리고 제미나이가 발생시키는 CO2 배출량을 공개했다.

물론 한계도 있다. 두 보고서 모두 외부 감사가 아닌 자체 평가라는 점이다. 또한 모델 학습은 사용자가 챗봇에 질의를 보낼 때 수행하는 일상적 추론 작업보다 훨씬 더 많은 자원을 소모한다. 그럼에도 이번 보고서는 AI가 환경에 얼마나 부담을 주는지를 이해할 수 있는 맥락을 제공한다. 다만 여기에는 오픈AI나 다른 경쟁사의 영향은 포함되지 않았다.

각 보고서에 따르면 제미나이는 보통 길이의 프롬프트를 처리할 때 0.24Wh의 전력, 0.26ml의 물을 소모하고, 0.03g의 이산화탄소를 배출한다. 이는 TV를 약 9초간 시청할 때 발생하는 탄소량과 비슷하다. 미스트랄의 르챗(Le Chat) 모델은 텍스트 한 페이지(약 400토큰)를 생성할 때 50ml의 물을 소비하고, 1.14g의 CO2를 배출하며, 0.2mg의 비재생 자원을 소모하는 것으로 나타났다.

구글은 다른 평가 방식은 더 완화된 기준을 적용해 TPU와 GPU의 실제 사용량만을 측정 대상으로 삼는다고 설명했다. 이 기준을 적용할 경우, 제미나이의 보통 길이 텍스트 프롬프트는 0.10Wh의 전력을 사용하고, 0.12ml의 물을 소비하며, 0.02g의 이산화탄소를 배출하는 것으로 나타났다.

한편 구글은 제미나이 모델 학습이 환경에 미치는 영향에 대한 평가는 공개하지 않았지만, 미스트랄AI는 관련 수치를 밝혔다. 2025년 1월 라지 2(Large 2) 모델 학습 과정에서 이산화탄소 2만 400톤, 28만 1,000m³의 물, 그리고 650kg의 자원이 소비된 것으로 나타났다. 물 소비량만 놓고 보면 올림픽 규격 수영장 약 112개 분량에 해당한다. 또한 미국 환경보호청(United States Environmental Protection Agency, EPA)의 추정치에 따르면, 자동차 한 대가 연간 배출하는 CO2는 4.6메트릭톤 수준이다. 이를 기준으로 하면 미스트랄AI의 모델 학습 과정에서 발생한 이산화탄소 배출량은 자동차 4,435대가 1년 동안 배출하는 CO2와 맞먹는다.

이번 환경 영향 평가는 석탄과 같이 실제로 이산화탄소를 배출하는 에너지원을 기준으로 산정됐다. 태양광과 같은 청정 에너지를 사용할 경우 배출량은 더 낮아진다.

마찬가지로, 여기서 말하는 ‘물 소비량’은 일반적으로 증발 냉각(evaporative cooling) 방식을 전제로 한다. 이 방식은 칩이나 서버에서 발생한 열을 물로 식힌 뒤, 그 열을 증발 냉각기(evaporative cooler)로 전달해 방출하는 구조다. 인체가 운동 후 땀을 흘려 체온을 낮추는 원리와 비슷하다. 땀이 증발하면서 일어나는 흡열 반응이 체내 열을 빼앗아 몸을 식히듯, 증발 냉각기도 서버팜에서 발생한 열을 흡수해 대기 중으로 방출한다. 이 과정에서 사용된 물은 결국 증발해 다시 대기 중으로 돌아간다.

Mistral AI

구글은 에너지 관리를 위해 홀리스틱 접근법을 적용하고 있다고 설명했다. 구글 더 효율적인 모델, 플래시 라이트(Flash-Lite)와 같은 모델을 통한 추론 최적화, 맞춤형 TPU, 고효율 데이터센터, 그리고 사용되지 않는 CPU의 효율적 유휴 관리 등의 방안을 도입하고 있다. 또한 향후 계획 중인 원자력 발전소와 같은 청정 에너지 생산 역시 환경 영향 지표를 낮추는 데 도움이 될 수 있다고 전했다.

미스트랄AI는 보고서에서 “오늘날 AI가 경제 전반의 모든 계층에 점점 더 깊숙이 통합되는 상황에서, 이 변혁적 기술이 남기는 환경 발자국을 개발자, 정책 입안자, 기업, 정부, 시민 모두가 더 잘 이해하는 것이 중요하다. 미스트랄AI는 가치 사슬의 모든 참여자와 함께 혁신이 끼치는 환경적 영향을 해결하고 완화할 공동 책임을 지니고 있다고 믿는다”라고 전했다.

챗GPT는 얼마나 많은 전력과 물을 소비할까?

다른 기업은 미스트랄AI와 구글과 같은 방식으로 공개하지는 않았다. 다만 에포크AI(EpochAI)는 오픈AI가 사용하는 서버 유형을 추정해, 챗GPT의 GPT-4o가 질의 1건당 약 0.3Wh의 전력을 소비한다고 분석했다. 그러나 실제로 AI가 소모하는 자원량은 상황에 따라 크게 달라질 수 있으며, 현재 공개된 AI 에너지 지표들 역시 아주 기초적인 수준에 머무르고 있다.

MIT 테크놀로지 리뷰(MIT Technology Review)는 보고서에서 “실제로는 모델의 종류와 크기, 생성하는 출력물의 형태뿐 아니라 요청이 전송되는 데이터센터가 연결된 에너지 그리드, 처리되는 시간대 등 사용자가 통제할 수 없는 수많은 변수가 영향을 미친다. 이 때문에 어떤 질의는 다른 질의보다 수천 배 더 많은 에너지와 탄소 배출을 유발할 수 있다”라고 밝혔다. 이 연구는 사용자가 하루에 질의 15건, 이미지 10개, 5초 분량의 동영상 3개를 생성할 경우, 약 2.9kWh의 전력을 소비한다고 추정했다.

한편 미스트랄AI 연구팀은 이번 추정치가 환경에 영향을 미치는 영향을 평가 및 측정하는 스코어링 시스템으로 이어질 수 있다고 설명했다. 즉, 기업이나 사용자가 이런 데이터를 토대로 환경적 영향이 가장 적은 AI 모델을 선택할 수 있는 기준으로 활용할 수 있다는 것이다. 아울러 다른 AI 모델 개발사들도 이런 평가 방식을 따를 것을 촉구했다.

AI가 환경에 “유해하다”라고 단정하는 것에 대해서는 논쟁의 여지가 있다. 그러나 구글과 미스트랄AI의 보고서는 보다 합리적인 논의를 전개할 수 있는 기초 자료를 제공하고 있다.
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