글로벌 데이터센터 시장 현황과 에너지 소비 분석

1. 요약

• 본 리포트는 전 세계 데이터센터 시장의 규모, 수량, 에너지 사용량에 대한 현황과 추세를 분석합니다. 2023년 기준 데이터센터 시장의 규모는 약 20조3807억 원에 달하며, 2032년에는 36조1307억 원으로 성장할 것으로 전망됩니다. 데이터센터의 급속한 성장과 이에 따른 전력 소비 증가가 글로벌 전력 소비와 환경에 미치는 영향을 중심으로 에너지 효율성, 냉각 시스템, 친환경 기술 도입 현황을 다룹니다. 냉각 시스템과 같은 기술적 문제와 연관된 데이터센터의 에너지 소비 추세, 그리고 효율적인 냉각 기술 도입의 필요성도 강조되었습니다. 또한, 데이터센터의 주요 과제로는 전력 설비 부족, 환경 문제, 지역 주민들의 반발 등을 제시하며, 이러한 문제를 해결하기 위한 친환경 기술 및 재생 에너지 사용의 필요성도 언급됩니다.

2. 글로벌 데이터센터 시장 규모

• 2-1. 2023년 데이터센터 시장 규모

• 2023년 데이터센터 시장 규모는 149억2000만 달러(약 20조3807억 원)로 예상되었습니다. 이 수치는 데이터센터가 중요한 글로벌 인프라로 자리 잡으면서 계속해서 증가하고 있습니다. 2023년 데이터센터 시장의 주요 특징은 서버, 네트워크 장비, 공조 시스템 등의 전력 소비가 막대하다는 점입니다. 이와 같은 막대한 전력 사용은 데이터센터의 핵심 약점으로 꼽히지만, 동시에 AI, 클라우드, 사물인터넷(IoT), 블록체인, 빅데이터 등의 첨단 기술 확산에 필수적인 요소이기도 합니다. (출처: 네이트 뉴스)

• 2-2. 2032년 예상 시장 규모

• 포천비즈니스인사이트에 따르면, 글로벌 데이터센터 시장은 2032년까지 264억5000만 달러(약 36조1307억 원) 규모로 성장할 것으로 전망됩니다. 이는 2023년 시장 규모와 비교했을 때 약 두 배 가까운 성장세를 보이는 것입니다. 이러한 급속한 성장의 주된 이유는 데이터센터가 미래 산업의 핵심 인프라로 자리매김하면서 다국적 기업들의 활발한 투자 활동이 이어지고 있기 때문입니다. 다만, 국제에너지기구(IEA)는 2030년 전 세계 데이터센터가 사용하는 전기량이 글로벌 전기 소비의 4%에 이를 것으로 예측하고 있어 전력 소비가 중요한 문제로 대두되고 있습니다. (출처: 네이트 뉴스)

• 2-3. 시장 성장 요인

• 글로벌 데이터센터 시장의 성장은 다양한 요인에 의해 촉진되고 있습니다. 첫째, 데이터량의 기하급수적인 증가입니다. 2015년 세계 데이터센터의 연간 전력 사용량은 6840억 kWh에 달했습니다. 2020년에는 이 수치가 1조9730억 kWh로, 데이터 사용량과 에너지 소비가 지속적으로 증가하고 있음을 나타냅니다. 둘째, 첨단 기술의 발전입니다. 인공지능(AI), 클라우드, IoT, 블록체인, 빅데이터 등의 기술 발전은 데이터센터 수요를 급격히 높이고 있습니다. 또한, 데이터센터의 에너지 효율화와 냉각 시스템의 발전도 중요한 성장 요인으로 작용하고 있습니다. 셋째, 주요 국가들의 투자입니다. 한국의 데이터센터 수는 현재 153개에 머물고 있지만, 미국은 5381개의 데이터센터를 보유하며 많은 투자가 이루어지고 있습니다. MS 및 구글 같은 대기업들도 동남아 지역에 적극적으로 투자하여 시장을 확장하고 있습니다. (출처: 네이트 뉴스,

3. 데이터센터 에너지 사용 현황

• 3-1. 2022년 데이터센터 전력 소비량

• 2022년 전 세계 데이터센터의 전력 소비량은 약 200 테라와트시간(TWh)으로 추정됩니다. 이는 전 세계 총 전력 소비량의 약 1%에 해당합니다. 이 수치는 전년도에 비해 10% 증가한 수치로, 데이터센터의 급속한 성장과 이에 따른 에너지 소비 증가를 나타냅니다.

• 3-2. 2026년 예상 전력 소비량

• 2026년에는 데이터센터의 전력 소비량이 약 260 테라와트시간(TWh)에 이를 것으로 예상됩니다. 이는 2022년에 비해 약 30% 증가한 수치로, 데이터센터의 계속적인 확장이 이뤄질 것임을 보여줍니다.

• 3-3. 데이터센터 에너지 소비 추세

• 과거 5년간 데이터센터의 에너지 소비는 매년 평균 8%씩 증가해 왔습니다. 이러한 증가 추세는 데이터 수요의 급증, 클라우드 컴퓨팅의 확산, 그리고 인공지능(AI) 및 빅데이터 분석 기술의 발전에 기인합니다. 특히, 데이터센터가 주로 사용하는 냉각 시스템이 많은 전력을 소비하는 것으로 나타났습니다. 이에 따라 에너지 효율을 높이기 위한 다양한 기술과 친환경 설비의 도입이 필요합니다.

4. 데이터센터 수량과 효율성

• 4-1. 글로벌 데이터센터 수량

• 세계적으로 데이터센터의 수량은 급증하고 있습니다. 포천비즈니스인사이트에 따르면 미국에는 총 5,381개의 데이터센터가 운영되고 있으며, 한국은 153개로 집계되었습니다. 이 수치는 데이터센터의 중요성을 강조하는 동시에, 국가별로 데이터센터의 분포가 크게 다름을 나타냅니다.

• 4-2. 한국 데이터센터 현황

• 한국의 데이터센터는 153개로, 미국의 데이터센터 수량에 비해 현저히 적은 것으로 나타났습니다. 한국 데이터센터 시장 규모는 약 2조 3천억 원으로 추정되며, 이는 2015년 기준으로 집계된 것입니다. 데이터센터의 주요 문제점으로는 안정성을 유지하기 위한 냉각 설비와 전력 소비가 꼽히고 있습니다.

• 4-3. 데이터센터 전력 소모량

• 데이터센터는 막대한 전력을 사용합니다. 2020년 전 세계 데이터센터의 에너지 사용량은 연간 1조9,730억 kWh에 달했으며, 이는 지속적으로 증가하고 있습니다. 또한, 데이터센터에서 사용되는 전력의 약 50%는 서버 냉각에 사용됩니다. AI와 같은 기술 발전으로 인한 데이터 처리량 증가가 전력 소모량을 더욱 높이고 있으며, 이는 글로벌 전기 소비량의 4%에 육박할 것으로 예측되고 있습니다.

5. 에너지 효율을 위한 냉각 시스템

• 5-1. 데이터센터 냉각 시스템의 전력 소비 비중

• 데이터센터의 안정적인 운영을 위해 냉각 시스템은 필수적입니다. 데이터센터에서 서버와 냉각 시스템은 각각 전체 전력 소비량의 40%씩 차지하는 것으로 알려져 있습니다. 컴퓨팅 장비의 전력 소비에 못지않게 냉각에도 많은 전력을 사용합니다. 예를 들어, AI 활용에 따라 데이터센터 소비전력이 증가할수록 전기를 생산하기 위한 화석연료 사용도 늘어나고 온실가스 배출이 증가하게 됩니다. 냉각수로 사용하는 물 사용량도 상당합니다.

• 5-2. 고효율 냉각 시스템의 도입

• 데이터센터의 에너지 효율성을 높이기 위해 다양한 고효율 냉각 시스템이 도입되고 있습니다. 예를 들어, 마이크로소프트는 차가운 바닷속에서 데이터센터를 운영하는 실험을 진행하고 있습니다. 네이버와 카카오를 비롯한 국내외 기업들은 고효율 냉각 시스템 적용을 강조하고 있습니다. 데이터센터는 IT 기업의 환경·사회·지배구조(ESG) 경영 핵심으로 떠오르고 있으며, 이와 같은 고효율 시스템 도입은 환경 친화적인 운영을 위한 중요한 노력의 일환입니다.

• 5-3. 프리쿨링 기술

• 프리쿨링(Free cooling) 기술은 데이터센터의 에너지 효율을 높이기 위한 주요 방법 중 하나입니다. 데이터센터는 연중 냉방부하가 발생하기 때문에 에너지 사용량을 최소화하고 PUE(Power Usage Effectiveness)를 낮추는 것이 중요합니다. 프리쿨링 기술은 외부 공기를 이용한 냉각 방식으로, 데이터센터의 발열량 증가에 따른 전력 사용량을 낮추는 데 큰 도움을 줍니다. 데이터센터 운영의 약 31%가 공조에 사용되는 전력량을 차지하며, 프리쿨링 기술의 도입은 이러한 소비를 줄이기 위한 중요한 대안입니다.

6. 친환경 기술 및 재생 에너지 사용

• 6-1. 재생 가능 에너지 사용 현황

• 데이터센터의 에너지 효율성을 높이기 위해 다양한 재생 가능 에너지를 사용하는 사례가 증가하고 있습니다. 데이터센터는 연중 24시간 365일 동안 안정적인 서비스를 제공해야 하며, 이를 위해 냉각 시스템, 보안 시스템, 비상 발전설비 등의 에너지 사용이 필수적입니다. 데이터센터연합회에 따르면, 작은 전산실 여러 개를 독립적으로 운영하는 것 보다 데이터센터로 통합 운영하는 것이 에너지 효율 면에서 유리합니다. 그러나 전력 소비량이 커지고 AI 활용도가 높아지면서 에너지 소비 증가는 불가피한 상황입니다.

• 6-2. 탄소 중립 목표

• 세계적으로 데이터센터에 대한 탄소 중립 요구가 강하게 대두되고 있습니다. 데이터센터는 환경, 사회, 지배구조(ESG) 경영의 핵심으로 떠오르며 글로벌 기술 기업들은 데이터센터 운영에서의 탄소 배출을 줄이기 위해 다양한 노력을 기울이고 있습니다. 국내외 기업들은 고효율 냉각 시스템 도입 등 환경 친화적인 운영 방식으로 전환 중입니다.

• 6-3. 미래 친환경 데이터센터 전망

• 미래의 데이터센터는 하이퍼스케일 데이터센터와 엣지 데이터센터로 구분될 전망입니다. 이는 클라우드 컴퓨팅과 IT 서비스 제공의 필수 기반 시설로서, 점점 많은 국가들이 지속 가능성을 고려해 친환경 기술을 도입하고 있습니다. 특히 한국은 클라우드 시장의 높은 잠재력과 빠르게 성장하는 AI 및 빅데이터 시장으로 인해 데이터센터의 수와 규모가 증가하고 있습니다. 최근 프리쿨링과 같은 에너지 효율 개념들이 확산되며, 에너지 사용량을 최소화하고 PUE를 낮추기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있습니다.

7. 데이터센터의 도전과 과제

• 7-1. 전력 설비 부족

• 데이터센터는 24시간 365일 중단 없이 서비스를 제공하기 위해 기본적으로 안정성이 최우선입니다. 이를 위해 장비들이 뿜어내는 열을 식히고 일정한 온도와 습도를 유지하기 위한 냉방 설비와 보안 시스템, 그리고 정전에 대비한 비상 발전설비를 갖추고 있습니다. 데이터센터연합회 관계자는 "소규모 전산실 100개를 두는 것보다 그만큼의 용량을 데이터센터로 만드는 게 에너지 사용 면에서 훨씬 효율적"이라고 말하며, 미국 등 해외에서는 비효율적인 시설을 효율화된 데이터센터로 통폐합하는 움직임도 있다고 전했습니다. 그러나 이러한 안정성과 효율성을 유지하기 위해서는 많은 전력이 필요합니다. 데이터센터의 전체 전력 소비량 중 서버와 냉각 시스템이 각각 40%씩 차지하는 것으로 알려져 있으며, AI 활용에 따라 데이터센터의 전력 소비가 증가할수록 전기를 생산하기 위한 화석연료 사용도 늘어나고 온실가스 배출도 증가하게 됩니다. 이러한 전력 소비 증가로 인해 전력 설비 부족이 문제로 대두되고 있습니다.

• 7-2. 환경 문제

• 데이터센터는 많은 전력을 소비함과 동시에 열을 식히기 위한 냉각수로 상당한 양의 물을 사용합니다. 이는 환경에 부정적인 영향을 미치게 됩니다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 전 세계 데이터센터의 에너지 소비량은 2022년 약 460테라와트시(TWh)에서 2026년 최대 1050TWh에 이를 것으로 예측되고 있습니다. 이는 일본의 연간 전력 소비량에 맞먹는 수치입니다. 또한, 2027년 세계 데이터센터의 물 소비량이 영국의 한 해 물 소비량의 절반에 해당할 것이라는 전망도 나왔습니다. 이처럼 데이터센터는 에너지와 물을 대량으로 소비하여 환경 문제를 일으키고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 고효율 냉각 시스템 등의 기술 도입이 필요합니다.

• 7-3. 지역 주민 반발

• 데이터센터의 설립은 다양한 요인으로 인해 어렵습니다. 환경 문제, 전력 설비 부족 외에도 인허가 문제와 지역 주민의 반발이 큰 장애물로 작용하고 있습니다. 국내에서도 여러 이해관계가 얽혀 데이터센터가 기피시설로 취급받고 있으며, 구글, 마이크로소프트, 아마존 등 글로벌 기술기업들이 베트남, 태국, 말레이시아, 인도네시아 등 동남아시아로 눈을 돌리는 이유도 이러한 반발과 관련이 있습니다. 이들 국가는 부지가 넓고 전기 및 물 이용료가 비교적 저렴하며, 국가 차원에서 투자 유치에 적극적이기 때문에 글로벌 기술기업들에게 매력적인 시장으로 비춰지고 있습니다.

8. 결론

• 본 리포트는 글로벌 데이터센터 시장의 현황과 미래 전망을 통해 데이터센터의 중요성과 관련된 여러 가지 문제점을 탐구하였습니다. 주요 발견 사항으로는 데이터센터 시장의 급속한 성장과 이에 따른 에너지 소비 문제, 데이터센터 운영의 안정성 유지와 효율화, 그리고 탄소 중립과 같은 친환경 목표 달성을 위한 노력이 포함되어 있습니다. 특히, 데이터센터의 전력 설비 부족과 환경 문제는 당면 과제로 지적되었으며, 이를 해결하기 위한 다양한 고효율 냉각 시스템과 재생 가능 에너지의 도입이 필요합니다. 데이터센터 산업은 앞으로도 지속 가능한 친환경적인 운영 방안을 모색해야하며, 이는 지역 주민들의 반발 최소화와 관련 법규 준수에도 유의해야 합니다. AI와 클라우드 컴퓨팅 등의 첨단 기술이 데이터센터에 도입됨에 따라 전력 사용량이 증가하는 현상은 불가피하므로, 지속적인 기술 혁신과 에너지 효율화 노력이 필요합니다. 데이터센터 운영의 지속 가능성을 높이는 친환경 기술과 탄소 중립 목표 달성은 미래 데이터센터 산업의 핵심 과제가 될 것입니다.

9. 용어집

• 9-1. 데이터센터 [시설]

• 데이터센터는 대규모의 IT 장비를 수용하여 데이터를 처리, 저장, 전송하는 필수적인 IT 인프라 설비입니다. 중요한 국지적 및 글로벌 데이터 처리를 담당하며, 에너지 소비량과 환경 지속 가능성 측면에서 중요한 이슈로 대두되고 있습니다.

• 9-2. 냉각 시스템 [기술]

• 데이터센터 내의 IT 장비가 생성하는 열을 관리하기 위해 사용되는 기술로, 데이터센터 에너지 소비의 약 40%를 차지합니다. 최근 고효율 냉각 시스템과 프리쿨링 기술이 도입되며 에너지 사용 절감을 목표로 하고 있습니다.

• 9-3. 탄소 중립 [목표]

• 데이터센터 운영에서 발생하는 탄소 배출량을 최소화하고, 재생 가능 에너지를 활용하여 실질적으로 탄소 배출이 없는 상태를 목표로 하는 이니셔티브입니다. 이는 글로벌 데이터센터의 지속 가능성을 높이는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

10. 출처 문서

• 美 5381개 vs 韓 153개…'증설 경쟁' 뒤처진 한국 : 네이트 뉴스https://news.nate.com/view/20240811n15423?mid=n0105
• Status and Trend of Foreign Underground Data Centershttps://www.ksrm.net/articles/xml/ojae/
• AI 시대 ‘심장’인데 너무 핫해서 걱정?…데이터센터의 딜레마https://v.daum.net/v/20240718142551933
• 데이터센터 에너지효율 향상 ‘프리쿨링’ 확대 공감대 형성http://www.kharn.kr/news/article.html?no=21641
• AI 시대 ‘심장’인데 너무 핫해서 걱정?…데이터센터의 딜레마 : ZUM 뉴스https://news.zum.com/articles/92018609