https://www.truthdig.com/articles/the-ecological-cost-of-ai-is-much-higher-than-you-think/
The Ecological Cost of AI Is Much Higher Than You Think
As the microchips behind artificial intelligence grow in complexity, each generation requires more energy, minerals and water than the last, driving a ruinous cycle with no end in sight.
반올림과 대만 환경 단체 ERF, 미국 칩스법 대응 단위 CCU의 인터뷰를 담아 반도체와 AI 산업의 환경 위협을 검토한 위 기사 한국어로 번역했습니다.
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AI의 생태적 비용은 당신이 생각하는 것보다 훨씬 크다
인공지능을 뒷받침하는 마이크로칩이 복잡해질수록, 각 세대는 이전보다 더 많은 에너지·광물·물을 필요로 하고, 이로 인해 끝이 보이지 않는 파괴적 순환이 이어지고 있다.
11월 5일, 타이완 타이중 외곽에서는 세계에서 가장 앞선 반도체 공장 ‘팹 25(Fab 25)’ 건설이 시작될 예정이었다. 타이완 TSMC가 소유·운영하는 이 공장은 전 세계의 급증하는 AI 데이터센터가 필요로 하는 최첨단 반도체를 생산하기 위해 하루 10만 톤의 물을 사용할 것으로 예상된다. “지역 단체에서 하루 10만 톤이라고 말했을 때, 저는 그럴 리가 없다고 했습니다. 숫자가 너무 크니까요.” 타이베이에 있는 환경권리재단(ERF)의 부대표 쉬포런(Po-Jen Hsu)은 이렇게 말했다. 10만 톤은 타이중 인구 280만 명이 하루에 쓰는 물의 약 7%에 해당하는 양이다.
반도체 산업은 아시아와 미국에서 폭발적으로 확장되고 있지만, 그 뒤에는 끝없는 자원 채굴과 생태 파괴의 역사가 남아 있다. 멈추려는 계획조차 없다. 오히려 기술 기업들은 에너지 집약적이고 탄소를 대량 배출하는 데이터센터 확장 경쟁에 뛰어들면서 지속가능성 목표를 스스로 포기했다.
지난 10년 동안 TSMC는 반도체 제조 분야에서 독보적인 세계 1위 자리를 굳혔고, 세계에서 가장 가치 있는 기업 10곳 중 하나가 되었다(실리콘밸리 외 지역 기업 중 톱10에 드는 두 회사 중 하나기도 하다). 타이완에 위치한 약 26개의 ‘팹’(반도체 제조 공장)은 국가 경제의 핵심 축이다. 가오슝에 새로 건설된 TSMC 공장에서는 현재 최초의 ‘2나노미터’ 반도체를 생산하고 있다. 마이크로칩에 새겨지는 일부 희토류 물질은 18nm에 불과하며, 항체보다 약간 클 정도의 폭이다. 이 정밀도를 달성하려면 수술실보다 1만 배 더 깨끗한 클린룸이 필요하고, 이는 막대한 양의 물을 요구한다.
그러나 타이완은 태풍의 강수량 감소로 인해 만성적인 물 부족에 시달린다. 태풍 경로 변화는 지구 온난화의 결과다. 역사적으로 매년 평균 3개 이상의 많은 비를 동반한 태풍이 타이완에 상륙했지만, 2010년 이후 그 수는 평균 2.5개로 줄었다. 반면 기후 변화로 인해 극한 태풍의 강도는 더 세지고 있다. 9월에는 초대형 태풍 라가사가 타이완을 강타해 17명이 사망했고, 8월에는 타이중이 홍수로 잠겼다.
물 배분 문제는 2021년과 2023년 타이완의 두 차례의 극심한 가뭄에서 특히 두드러졌다. 반도체 공장들은 타이완 농민들과 직접적으로 물을 두고 경쟁해야 했다. 2021년 저수지 수위가 사상 최저를 기록하자, 타이중과 남부 지역의 팹들은 물 사용량을 15% 줄이라는 명령을 받았다. TSMC는 가동을 유지하기 위해 북부에서 물을 트럭으로 실어 날라야 했다. 2023년에도 남부 팹들은 물 사용량을 추가로10% 줄여야 했다.
그럼에도 남부의 논 농가들은 2021~2023년 3년 연속 강제로 벼농사를 중단해야 했다. “농민들은 ‘우리가 반도체 산업을 위해 희생되고 있다’고 말합니다. 저는 그 말이 맞다고 생각합니다.”라고 쉬포런은 말했다.
Fab 25는 또한 최소 1GW의 믿기 어려운 양의 에너지를 필요로 하는데, 이는 도시 가구 75만 세대가 1년 동안 사용하는 전력과 맞먹는다. 타이완의 전력 대부분은 탄소 배출량이 높은 석탄·가스 발전에서 나온다. 더 나아가 반도체 공장에서 사용되는 여러 종류의 가스는 이산화탄소보다 훨씬 높은 온난화 효과를 가진다. 예컨대 육불화황(SF₆)은 대기 중으로 누출되면 CO₂의 23,500배에 달하는 온난화 효과를 낸다.
지금 벌어지는 일은 끝없는 ‘팹 확장 나선’의 시작일 뿐이다. 새로운 세대의 마이크로칩을 생산할 때마다 이전 제품보다 더 많은 에너지와 물이 필요해진다. 제조 공정이 점점 더 복잡해지기 때문이다. (일반적으로 복잡성이 높을수록 더 많은 에너지가 필요하다.) 반도체는 2층 버스 크기의 리소그래피 장비 안에서 레이저와 정밀 렌즈를 이용해 구형 LP 크기의 실리콘 웨이퍼에 엄청나게 작은 회로를 새기는데, 이 과정에서 초청정 물이 엄청난 양으로 필요하다.
웨이퍼는 이후 다른 공장으로 보내져 잘게 잘리고, ‘그래픽 처리 장치(GPU)’로 완성된다. GPU 시장은 현재 세계 시가총액 5조 달러의 1위 기업 엔비디아(Nvidia)가 사실상 독점하고 있다. AI 붐의 최대 수혜자 중 하나인 엔비디아는 GPU 생산의 90% 이상을 점유하며, 모든 기술 기업이 AI 실행을 위해 이 칩을 확보하려고 경쟁하고 있다. 엔비디아 CEO 젠슨 황은 “기업들이 데이터센터에 투자하는 60달러 중 35달러가 엔비디아 GPU 구매에 쓰인다”고 말한다. 일론 머스크나 래리 엘리슨 같은 억만장자들마저 GPU 확보를 위해 직접 황에게 요청했다고 전해진다.
엔비디아의 GPU는 점점 더 커지고 있다. 최신 AI GPU인 GB300은 세 개의 프로세서를 결합한 형태이며, 그중 두 개는 1인치가 넘는 크기다. 이는 일반 애플 실리콘 칩보다 7배 이상 크다. 칩이 커질수록 제조에 더 많은 에너지와 자원이 필요하다. 그 결과 엔비디아의 탄소 배출은 2024년에만 87% 증가했다.
Fab 25가 2028년에 완전히 가동되면 매달 5만 장의 웨이퍼를 생산하고, 연간 약 300만 개의 GPU를 만들 수 있다. 하지만 이마저도 전 세계 AI 기업 수요를 충족하기에는 턱없이 부족하다.
“처음에 TSMC는 타이중에 2나노 공장을 딱 하나만 짓겠다고 했어요.” 쉬포런은 말했다. “하지만 결국 네 개나 지었습니다.”
한국의 삼성은 한때 반도체 산업의 선두였지만 지난 10년 동안 기술력과 생산 능력에서 TSMC에 크게 뒤처졌다. 그러나 삼성은 AI 붐을 ‘추격의 기회’로 보고, 용인에 초대형 ‘메가 클러스터’를 건설하려 하고 있다. 한국 반도체 노동자를 지지하는 노동단체 반올림에 따르면, 이 클러스터는 서울시 전체 하루 물 사용량의 절반(167만 톤) 이상, 국가 전력 소비의 1/6(16GW)을 단독으로 사용하게 된다.
한국에서 반도체 산업은 막대한 정치적 영향력을 가진다. 삼성은 한국 경제의 23%를 차지하는 최대 기업이다. 반올림 활동가 이종란은 “삼성은 수십 년간 헌법에도 위배되는 ‘무노조 경영’을 유지해 왔다”고 말한다. 여러 해의 투쟁 끝에 노조가 결성되었지만, 올해 4월 한국 정부는 ‘글로벌 경쟁력’을 이유로 반도체 노동자에게 주 52시간제 예외를 허용했다. 이로써 삼성 반도체 노동자는 주 64시간 근무가 가능해졌다.
올해 2월 한국 국회는 전체 반도체 산업을 지원하지만, 무엇보다 삼성이 혜택을 볼 가능성이 높은 ‘K-칩스법’을 발표했다. 삼성과 SK하이닉스 등 반도체 산업 전반에 약 66억 달러 규모의 혜택을 제공하는 내용을 담고 있다. 또한 용인 클러스터의 막대한 전력 수요를 맞추기 위해 전면적인 에너지 인프라를 조성하는 에너지3법이 통과되었다.
“다른 지역에서 전력을 끌어오기 위해 송전탑이 지어지고 있어서 주민들의 강한 반발을 불러일으키고 있습니다. 소형 원자로를 도입하자는 이야기까지 나오고 있습니다.” 하고 이 씨는 말했다.
물과 에너지 사용 증가 외에도 한국의 반도체 산업은 오염 및 산업재해 문제로도 악명이 높다. 반올림은 삼성 공장에서 백혈병, 뇌종양, 췌장암 등의 사례를 다수 문서화해왔다. “반도체 제조에는 발암성·생식독성·신경독성이 있는 물질이 쓰입니다.” 이종란은 말했다. 삼성은 10년 넘게 산업재해 책임을 부인하다가, 2018년 끈질긴 투쟁과 사회적 압력 속에서 사과·보상·재발 방지 약속을 포함한 중재 합의를 했다. 하지만 이 씨는 “삼성은 지금도 노동자에게 유해물질 정보를 제대로 공개하지 않는다”고 말한다.
반도체 공장은 PFAS(환경에서 거의 분해되지 않는 ‘영원한 화학물질’)을 포함한 고독성 폐기물을 대량으로 배출한다. 또한 구리·희토류 등 광물 수요도 급증하며, 이는 점점 더 외딴 지역과 원주민 거주지로 광산 확장을 밀어붙이고 있다. “기업들이 지속가능성 보고서를 내도, 전체 공급망의 영향은 거의 공개되지 않습니다.”라고 AI 공급망의 영향을 탐구하는 연구자, 활동가 그룹 AI·행성정의연합(AI and Planetary Justice Alliance)의 설립자 사라 마르쿠치는 말한다. “물 사용량, 배출량, 노동 조건 등의 데이터는 파편화되어 있어 책임을 묻기 어렵습니다.”
“위험 부정은 반도체 산업의 구조적 특징입니다.” 이 씨는 말한다. 그 결과 “노동자와 지역사회에 재앙적 피해”가 발생한다. 공장 운영을 위한 발전소·매립지·도로 등 기반시설도 주민들과 지속적으로 갈등을 일으킨다.
대규모 반도체 공장 하나는 하루 7만 톤의 폐수를 배출할 수 있다. 이 씨는 “삼성이 주민들 안심용으로 폐수처리 마지막 단계에서 물고기를 키웠는데, 어느 날 물고기가 전부 죽어서 급히 가렸던 사례”를 기억한다고 말했다.
쉬포런 역시 타이중에서 비슷한 문제를 보고 있다. “TSMC는 폐기물 재활용률 90%를 주장합니다. 하지만 재활용되는 ‘폐기물의 종류’가 무엇인지가 중요합니다. 매우 독성일 수 있으니까요. 문제는 남기는 폐기물이 아니라, 투명성입니다.” TSMC는 한국의 삼성처럼 타이완 국가안보 전략 자산으로 보호받고 있다. 환경권리재단은 Fab 25의 환경영향평가를 겨냥해 소송을 제기했지만, “정치적으로 매우 민감한 사안이라 조심스럽게 진행하고 있다”고 그는 말했다.
반도체 산업은 1950년대 미국 캘리포니아에서 시작됐다. 그 시절 독성 물질이 지금도 남아 있다는 점에서 실리콘밸리라는 이름은 전혀 비유가 아니다. 미국 내에서 가장 많은 초고독성 폐기물 처리 구역(Superfund site)이 바로 실리콘밸리에 있다.
미국 내 반도체 제조를 장려하는 ‘칩스법(Chips Act)’—그리고 바이든 행정부의 정책 가운데 트럼프가 유지하길 원하는 거의 유일한 흔적—으로 인해, 이제 반도체 공장이 오염물질과 함께 다시 미국으로 돌아오고 있다. 현재 미국에서는 20개 이상의 팹이 건설 중이거나 계획되어 있다. 그중 가장 주목받는 곳이 피닉스의 TSMC Fab 21이다. 근처인 애리조나 피오리아에서는 반도체 패키징 기업 암코(Amkor)가 또 다른 공장을 지을 예정이다. 이 과정은 AI 공급망에서 매우 중요한 단계로, 실리콘 웨이퍼를 잘라 기판 위에 ‘패키징’하는 곳이다.
패키징에는 PFAS가 특히 많이 사용된다. “반도체 공급망에서는 PFAS의 용도가 1,000개가 넘습니다.” CHIPS Communities United의 주디스 배리시는 말한다. CHIPS Communities United는 CHIPS 법의 결과로 미국 전역에 새로 들어서는 반도체 공장의 영향으로부터 주변 지역 주민들과 노동자들을 보호하기 위해 활동하고 있다. 그는 “미국 화학기업들은 반도체 붐을 이유로 PFAS 규제 완화를 로비하고 있다”고 말했다. “반도체는 국가안보의 핵심이니 규제를 완화해야 한다는 논리죠.”
피오리아 지역에서 암코 공장에 반대해온 지역 활동가 메리 마틴은, 반도체 산업이 한국·타이완과 마찬가지로 정부 규제와 정치인에게 강력한 영향력을 행사한다고 지적한다. “도시가 비밀 유지 계약(NDA)을 통해 개발을 숨겨왔다는 사실이 드러나 주민들의 분노가 컸습니다.” 마틴은 말했다. “처음 공장 규모도 실제의 1/4로 축소해 설명했죠.”
반도체 산업은 흔히 ‘양질의 일자리’를 만든다고 주장하지만, 이는 사실과 거리가 멀다. “사람들은 반도체 일자리가 깨끗하고, 친환경적이고, 고기술 직업이라고 생각하죠.” 배리시는 말했다. “하지만 실상은 제조업 중에서 특히 임금이 높은 편이라 할 수 없고, 위험하고, 노동강도가 매우 높습니다.”
미국에서도 반도체 산업은 강력한 반노조 정책으로 악명이 높다. “노동자들이 노조에 가입하려 하면 해고·블랙리스트·보복 조치가 이어집니다.” 배리시는 말했다. “반도체 산업에서 노조화는 거의 없습니다.”
인디애나 웨스트라피엣에서는 SK하이닉스가 AI 고대역폭 메모리(HBM) 공장을 지을 예정이다. 이는 AI GPU 필수 부품이다. 따라서 이 팹은 ‘미국 반도체 자급률’이라는 트럼프 행정부의 핵심 목표와 연결되어 있다.
웨스트라피엣 주민 데브라 엘리스는 공장이 새·야생동물에 미칠 영향과 독성 화학물질을 싣고 드나드는 교통을 특히 걱정한다. “이 트럭들이 싣고 다니는 건 절대 무해한 물질이 아닙니다.” 엘리스는 말했다. “들어올 때는 독성 화학물질, 나갈 때는 독성 폐기물이죠.”
SK하이닉스는 웨스트라피엣 시의회뿐 아니라 근처 퍼듀대학의 지지도 받고 있다.
엘리스와 같은 활동가들은 반도체 산업의 문제는 ‘지역 단위’를 넘어선다고 강조한다. “집 근처의 문제에 집중하다 보니, 산업 전체가 만들어내는 더 넓은 폭력은 제대로 다뤄지지 못했습니다.” 엘리스는 말했다. “콩고민주공화국, 칠레, 아르헨티나, 몽골 등에서 원료를 채굴하는 과정, 운송·가공·폐기까지 이어지는 전 과정에서 발생하는 폭력과 탄소 발자국은 엄청납니다.”
에너지와 물 사용의 영향, 그리고 제조 과정에서 배출되는 유독 오염물질과 더불어, 반도체 제조에는 구리·니켈·희토류 등 ‘핵심 광물’이 필요하다. 국제에너지기구(IEA)는 AI·디지털·재생에너지 기술 확산으로 인해 2040년까지 핵심 광물 채굴량이 400% 증가할 것이라고 전망한다. 대부분의 채굴은 생태계가 취약하며 탄소 흡수원 역할을 하는 외딴 지역에서 진행될 것이다.
TSMC는 엔비디아와 같은 주요 고객사의 압박 아래, 지난 몇 년간 물 재활용·에너지 절감·독성 가스 사용 감소 등에서 상당한 기술적 진전을 이루었다. 활동가들은 이 모든 노력을 반겼지만 반도체 산업의 확장 속도가 너무 빨라, 이러한 노력은 오히려 “환경 영향 증가 속도를 조금 늦추는” 정도에 불과하다.
9월에 유출된 내부 메모에서, OpenAI CEO 샘 올트먼은 “우리의 야심 찬 목표는 2033년까지 250GW의 전력 생산 능력을 확보하는 것”이라고 밝혔다. 만약 이 목표가 현실이 된다면, OpenAI는 인도 인구 15억 명 전체가 쓰는 전력과 동일한 전력을 사용하게 되며, 탄소 배출은 세계 최대 민간 탄소 배출기업인 엑슨모빌의 ‘두 배’에 이를 것이다.
250GW는 엔비디아 GB300 GPU 약 6,000만 개를 돌릴 수 있는 전력이다. AI GPU는 혹독한 작업 환경 때문에 수명이 2년에 불과하다고 가정한다. 따라서 OpenAI는 매년 3,000만 개의 GPU를 지속적으로 확보해야 한다. 이는 타이중의 2nm 팹 10개를 추가로 건설해야 가능한 규모다. 여기에 필요한 모든 메모리 및 패키징 팹도 함께 필요하다.
그리고 자본을 가진 다른 AI 기업들이 최소 다섯 곳 더 있다. 각 기업이 자체적으로 수GW급 데이터센터를 건설하려 하고 있다.
이 계획들이 규제 없이 진행된다면, 현재 우리가 보고 있는 에너지·물 사용량, PFAS 노출, 독성 폐기물 문제는 앞으로 공동체가 마주하게 될 일의 ‘예고편’에 불과하다. 실리콘밸리 CEO들은 AI 발전을 위해 얼마나 많은 컴퓨팅 자원이 필요한지를 저울질하고 있지만, 우리가 던져야 할 진짜 질문은 이것이다.
“지구가 더 많은 인공지능을 감당할 수 있는가?”
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마감까지 계산 중…
https://www.truthdig.com/articles/the-ecological-cost-of-ai-is-much-higher-than-you-think/
The Ecological Cost of AI Is Much Higher Than You Think
As the microchips behind artificial intelligence grow in complexity, each generation requires more energy, minerals and water than the last, driving a ruinous cycle with no end in sight.
반올림과 대만 환경 단체 ERF, 미국 칩스법 대응 단위 CCU의 인터뷰를 담아 반도체와 AI 산업의 환경 위협을 검토한 위 기사 한국어로 번역했습니다.
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AI의 생태적 비용은 당신이 생각하는 것보다 훨씬 크다
인공지능을 뒷받침하는 마이크로칩이 복잡해질수록, 각 세대는 이전보다 더 많은 에너지·광물·물을 필요로 하고, 이로 인해 끝이 보이지 않는 파괴적 순환이 이어지고 있다.
11월 5일, 타이완 타이중 외곽에서는 세계에서 가장 앞선 반도체 공장 ‘팹 25(Fab 25)’ 건설이 시작될 예정이었다. 타이완 TSMC가 소유·운영하는 이 공장은 전 세계의 급증하는 AI 데이터센터가 필요로 하는 최첨단 반도체를 생산하기 위해 하루 10만 톤의 물을 사용할 것으로 예상된다. “지역 단체에서 하루 10만 톤이라고 말했을 때, 저는 그럴 리가 없다고 했습니다. 숫자가 너무 크니까요.” 타이베이에 있는 환경권리재단(ERF)의 부대표 쉬포런(Po-Jen Hsu)은 이렇게 말했다. 10만 톤은 타이중 인구 280만 명이 하루에 쓰는 물의 약 7%에 해당하는 양이다.
반도체 산업은 아시아와 미국에서 폭발적으로 확장되고 있지만, 그 뒤에는 끝없는 자원 채굴과 생태 파괴의 역사가 남아 있다. 멈추려는 계획조차 없다. 오히려 기술 기업들은 에너지 집약적이고 탄소를 대량 배출하는 데이터센터 확장 경쟁에 뛰어들면서 지속가능성 목표를 스스로 포기했다.
지난 10년 동안 TSMC는 반도체 제조 분야에서 독보적인 세계 1위 자리를 굳혔고, 세계에서 가장 가치 있는 기업 10곳 중 하나가 되었다(실리콘밸리 외 지역 기업 중 톱10에 드는 두 회사 중 하나기도 하다). 타이완에 위치한 약 26개의 ‘팹’(반도체 제조 공장)은 국가 경제의 핵심 축이다. 가오슝에 새로 건설된 TSMC 공장에서는 현재 최초의 ‘2나노미터’ 반도체를 생산하고 있다. 마이크로칩에 새겨지는 일부 희토류 물질은 18nm에 불과하며, 항체보다 약간 클 정도의 폭이다. 이 정밀도를 달성하려면 수술실보다 1만 배 더 깨끗한 클린룸이 필요하고, 이는 막대한 양의 물을 요구한다.
그러나 타이완은 태풍의 강수량 감소로 인해 만성적인 물 부족에 시달린다. 태풍 경로 변화는 지구 온난화의 결과다. 역사적으로 매년 평균 3개 이상의 많은 비를 동반한 태풍이 타이완에 상륙했지만, 2010년 이후 그 수는 평균 2.5개로 줄었다. 반면 기후 변화로 인해 극한 태풍의 강도는 더 세지고 있다. 9월에는 초대형 태풍 라가사가 타이완을 강타해 17명이 사망했고, 8월에는 타이중이 홍수로 잠겼다.
물 배분 문제는 2021년과 2023년 타이완의 두 차례의 극심한 가뭄에서 특히 두드러졌다. 반도체 공장들은 타이완 농민들과 직접적으로 물을 두고 경쟁해야 했다. 2021년 저수지 수위가 사상 최저를 기록하자, 타이중과 남부 지역의 팹들은 물 사용량을 15% 줄이라는 명령을 받았다. TSMC는 가동을 유지하기 위해 북부에서 물을 트럭으로 실어 날라야 했다. 2023년에도 남부 팹들은 물 사용량을 추가로10% 줄여야 했다.
그럼에도 남부의 논 농가들은 2021~2023년 3년 연속 강제로 벼농사를 중단해야 했다. “농민들은 ‘우리가 반도체 산업을 위해 희생되고 있다’고 말합니다. 저는 그 말이 맞다고 생각합니다.”라고 쉬포런은 말했다.
Fab 25는 또한 최소 1GW의 믿기 어려운 양의 에너지를 필요로 하는데, 이는 도시 가구 75만 세대가 1년 동안 사용하는 전력과 맞먹는다. 타이완의 전력 대부분은 탄소 배출량이 높은 석탄·가스 발전에서 나온다. 더 나아가 반도체 공장에서 사용되는 여러 종류의 가스는 이산화탄소보다 훨씬 높은 온난화 효과를 가진다. 예컨대 육불화황(SF₆)은 대기 중으로 누출되면 CO₂의 23,500배에 달하는 온난화 효과를 낸다.
지금 벌어지는 일은 끝없는 ‘팹 확장 나선’의 시작일 뿐이다. 새로운 세대의 마이크로칩을 생산할 때마다 이전 제품보다 더 많은 에너지와 물이 필요해진다. 제조 공정이 점점 더 복잡해지기 때문이다. (일반적으로 복잡성이 높을수록 더 많은 에너지가 필요하다.) 반도체는 2층 버스 크기의 리소그래피 장비 안에서 레이저와 정밀 렌즈를 이용해 구형 LP 크기의 실리콘 웨이퍼에 엄청나게 작은 회로를 새기는데, 이 과정에서 초청정 물이 엄청난 양으로 필요하다.
웨이퍼는 이후 다른 공장으로 보내져 잘게 잘리고, ‘그래픽 처리 장치(GPU)’로 완성된다. GPU 시장은 현재 세계 시가총액 5조 달러의 1위 기업 엔비디아(Nvidia)가 사실상 독점하고 있다. AI 붐의 최대 수혜자 중 하나인 엔비디아는 GPU 생산의 90% 이상을 점유하며, 모든 기술 기업이 AI 실행을 위해 이 칩을 확보하려고 경쟁하고 있다. 엔비디아 CEO 젠슨 황은 “기업들이 데이터센터에 투자하는 60달러 중 35달러가 엔비디아 GPU 구매에 쓰인다”고 말한다. 일론 머스크나 래리 엘리슨 같은 억만장자들마저 GPU 확보를 위해 직접 황에게 요청했다고 전해진다.
엔비디아의 GPU는 점점 더 커지고 있다. 최신 AI GPU인 GB300은 세 개의 프로세서를 결합한 형태이며, 그중 두 개는 1인치가 넘는 크기다. 이는 일반 애플 실리콘 칩보다 7배 이상 크다. 칩이 커질수록 제조에 더 많은 에너지와 자원이 필요하다. 그 결과 엔비디아의 탄소 배출은 2024년에만 87% 증가했다.
Fab 25가 2028년에 완전히 가동되면 매달 5만 장의 웨이퍼를 생산하고, 연간 약 300만 개의 GPU를 만들 수 있다. 하지만 이마저도 전 세계 AI 기업 수요를 충족하기에는 턱없이 부족하다.
“처음에 TSMC는 타이중에 2나노 공장을 딱 하나만 짓겠다고 했어요.” 쉬포런은 말했다. “하지만 결국 네 개나 지었습니다.”
한국의 삼성은 한때 반도체 산업의 선두였지만 지난 10년 동안 기술력과 생산 능력에서 TSMC에 크게 뒤처졌다. 그러나 삼성은 AI 붐을 ‘추격의 기회’로 보고, 용인에 초대형 ‘메가 클러스터’를 건설하려 하고 있다. 한국 반도체 노동자를 지지하는 노동단체 반올림에 따르면, 이 클러스터는 서울시 전체 하루 물 사용량의 절반(167만 톤) 이상, 국가 전력 소비의 1/6(16GW)을 단독으로 사용하게 된다.
한국에서 반도체 산업은 막대한 정치적 영향력을 가진다. 삼성은 한국 경제의 23%를 차지하는 최대 기업이다. 반올림 활동가 이종란은 “삼성은 수십 년간 헌법에도 위배되는 ‘무노조 경영’을 유지해 왔다”고 말한다. 여러 해의 투쟁 끝에 노조가 결성되었지만, 올해 4월 한국 정부는 ‘글로벌 경쟁력’을 이유로 반도체 노동자에게 주 52시간제 예외를 허용했다. 이로써 삼성 반도체 노동자는 주 64시간 근무가 가능해졌다.
올해 2월 한국 국회는 전체 반도체 산업을 지원하지만, 무엇보다 삼성이 혜택을 볼 가능성이 높은 ‘K-칩스법’을 발표했다. 삼성과 SK하이닉스 등 반도체 산업 전반에 약 66억 달러 규모의 혜택을 제공하는 내용을 담고 있다. 또한 용인 클러스터의 막대한 전력 수요를 맞추기 위해 전면적인 에너지 인프라를 조성하는 에너지3법이 통과되었다.
“다른 지역에서 전력을 끌어오기 위해 송전탑이 지어지고 있어서 주민들의 강한 반발을 불러일으키고 있습니다. 소형 원자로를 도입하자는 이야기까지 나오고 있습니다.” 하고 이 씨는 말했다.
물과 에너지 사용 증가 외에도 한국의 반도체 산업은 오염 및 산업재해 문제로도 악명이 높다. 반올림은 삼성 공장에서 백혈병, 뇌종양, 췌장암 등의 사례를 다수 문서화해왔다. “반도체 제조에는 발암성·생식독성·신경독성이 있는 물질이 쓰입니다.” 이종란은 말했다. 삼성은 10년 넘게 산업재해 책임을 부인하다가, 2018년 끈질긴 투쟁과 사회적 압력 속에서 사과·보상·재발 방지 약속을 포함한 중재 합의를 했다. 하지만 이 씨는 “삼성은 지금도 노동자에게 유해물질 정보를 제대로 공개하지 않는다”고 말한다.
반도체 공장은 PFAS(환경에서 거의 분해되지 않는 ‘영원한 화학물질’)을 포함한 고독성 폐기물을 대량으로 배출한다. 또한 구리·희토류 등 광물 수요도 급증하며, 이는 점점 더 외딴 지역과 원주민 거주지로 광산 확장을 밀어붙이고 있다. “기업들이 지속가능성 보고서를 내도, 전체 공급망의 영향은 거의 공개되지 않습니다.”라고 AI 공급망의 영향을 탐구하는 연구자, 활동가 그룹 AI·행성정의연합(AI and Planetary Justice Alliance)의 설립자 사라 마르쿠치는 말한다. “물 사용량, 배출량, 노동 조건 등의 데이터는 파편화되어 있어 책임을 묻기 어렵습니다.”
“위험 부정은 반도체 산업의 구조적 특징입니다.” 이 씨는 말한다. 그 결과 “노동자와 지역사회에 재앙적 피해”가 발생한다. 공장 운영을 위한 발전소·매립지·도로 등 기반시설도 주민들과 지속적으로 갈등을 일으킨다.
대규모 반도체 공장 하나는 하루 7만 톤의 폐수를 배출할 수 있다. 이 씨는 “삼성이 주민들 안심용으로 폐수처리 마지막 단계에서 물고기를 키웠는데, 어느 날 물고기가 전부 죽어서 급히 가렸던 사례”를 기억한다고 말했다.
쉬포런 역시 타이중에서 비슷한 문제를 보고 있다. “TSMC는 폐기물 재활용률 90%를 주장합니다. 하지만 재활용되는 ‘폐기물의 종류’가 무엇인지가 중요합니다. 매우 독성일 수 있으니까요. 문제는 남기는 폐기물이 아니라, 투명성입니다.” TSMC는 한국의 삼성처럼 타이완 국가안보 전략 자산으로 보호받고 있다. 환경권리재단은 Fab 25의 환경영향평가를 겨냥해 소송을 제기했지만, “정치적으로 매우 민감한 사안이라 조심스럽게 진행하고 있다”고 그는 말했다.
반도체 산업은 1950년대 미국 캘리포니아에서 시작됐다. 그 시절 독성 물질이 지금도 남아 있다는 점에서 실리콘밸리라는 이름은 전혀 비유가 아니다. 미국 내에서 가장 많은 초고독성 폐기물 처리 구역(Superfund site)이 바로 실리콘밸리에 있다.
미국 내 반도체 제조를 장려하는 ‘칩스법(Chips Act)’—그리고 바이든 행정부의 정책 가운데 트럼프가 유지하길 원하는 거의 유일한 흔적—으로 인해, 이제 반도체 공장이 오염물질과 함께 다시 미국으로 돌아오고 있다. 현재 미국에서는 20개 이상의 팹이 건설 중이거나 계획되어 있다. 그중 가장 주목받는 곳이 피닉스의 TSMC Fab 21이다. 근처인 애리조나 피오리아에서는 반도체 패키징 기업 암코(Amkor)가 또 다른 공장을 지을 예정이다. 이 과정은 AI 공급망에서 매우 중요한 단계로, 실리콘 웨이퍼를 잘라 기판 위에 ‘패키징’하는 곳이다.
패키징에는 PFAS가 특히 많이 사용된다. “반도체 공급망에서는 PFAS의 용도가 1,000개가 넘습니다.” CHIPS Communities United의 주디스 배리시는 말한다. CHIPS Communities United는 CHIPS 법의 결과로 미국 전역에 새로 들어서는 반도체 공장의 영향으로부터 주변 지역 주민들과 노동자들을 보호하기 위해 활동하고 있다. 그는 “미국 화학기업들은 반도체 붐을 이유로 PFAS 규제 완화를 로비하고 있다”고 말했다. “반도체는 국가안보의 핵심이니 규제를 완화해야 한다는 논리죠.”
피오리아 지역에서 암코 공장에 반대해온 지역 활동가 메리 마틴은, 반도체 산업이 한국·타이완과 마찬가지로 정부 규제와 정치인에게 강력한 영향력을 행사한다고 지적한다. “도시가 비밀 유지 계약(NDA)을 통해 개발을 숨겨왔다는 사실이 드러나 주민들의 분노가 컸습니다.” 마틴은 말했다. “처음 공장 규모도 실제의 1/4로 축소해 설명했죠.”
반도체 산업은 흔히 ‘양질의 일자리’를 만든다고 주장하지만, 이는 사실과 거리가 멀다. “사람들은 반도체 일자리가 깨끗하고, 친환경적이고, 고기술 직업이라고 생각하죠.” 배리시는 말했다. “하지만 실상은 제조업 중에서 특히 임금이 높은 편이라 할 수 없고, 위험하고, 노동강도가 매우 높습니다.”
미국에서도 반도체 산업은 강력한 반노조 정책으로 악명이 높다. “노동자들이 노조에 가입하려 하면 해고·블랙리스트·보복 조치가 이어집니다.” 배리시는 말했다. “반도체 산업에서 노조화는 거의 없습니다.”
인디애나 웨스트라피엣에서는 SK하이닉스가 AI 고대역폭 메모리(HBM) 공장을 지을 예정이다. 이는 AI GPU 필수 부품이다. 따라서 이 팹은 ‘미국 반도체 자급률’이라는 트럼프 행정부의 핵심 목표와 연결되어 있다.
웨스트라피엣 주민 데브라 엘리스는 공장이 새·야생동물에 미칠 영향과 독성 화학물질을 싣고 드나드는 교통을 특히 걱정한다. “이 트럭들이 싣고 다니는 건 절대 무해한 물질이 아닙니다.” 엘리스는 말했다. “들어올 때는 독성 화학물질, 나갈 때는 독성 폐기물이죠.”
SK하이닉스는 웨스트라피엣 시의회뿐 아니라 근처 퍼듀대학의 지지도 받고 있다.
엘리스와 같은 활동가들은 반도체 산업의 문제는 ‘지역 단위’를 넘어선다고 강조한다. “집 근처의 문제에 집중하다 보니, 산업 전체가 만들어내는 더 넓은 폭력은 제대로 다뤄지지 못했습니다.” 엘리스는 말했다. “콩고민주공화국, 칠레, 아르헨티나, 몽골 등에서 원료를 채굴하는 과정, 운송·가공·폐기까지 이어지는 전 과정에서 발생하는 폭력과 탄소 발자국은 엄청납니다.”
에너지와 물 사용의 영향, 그리고 제조 과정에서 배출되는 유독 오염물질과 더불어, 반도체 제조에는 구리·니켈·희토류 등 ‘핵심 광물’이 필요하다. 국제에너지기구(IEA)는 AI·디지털·재생에너지 기술 확산으로 인해 2040년까지 핵심 광물 채굴량이 400% 증가할 것이라고 전망한다. 대부분의 채굴은 생태계가 취약하며 탄소 흡수원 역할을 하는 외딴 지역에서 진행될 것이다.
TSMC는 엔비디아와 같은 주요 고객사의 압박 아래, 지난 몇 년간 물 재활용·에너지 절감·독성 가스 사용 감소 등에서 상당한 기술적 진전을 이루었다. 활동가들은 이 모든 노력을 반겼지만 반도체 산업의 확장 속도가 너무 빨라, 이러한 노력은 오히려 “환경 영향 증가 속도를 조금 늦추는” 정도에 불과하다.
9월에 유출된 내부 메모에서, OpenAI CEO 샘 올트먼은 “우리의 야심 찬 목표는 2033년까지 250GW의 전력 생산 능력을 확보하는 것”이라고 밝혔다. 만약 이 목표가 현실이 된다면, OpenAI는 인도 인구 15억 명 전체가 쓰는 전력과 동일한 전력을 사용하게 되며, 탄소 배출은 세계 최대 민간 탄소 배출기업인 엑슨모빌의 ‘두 배’에 이를 것이다.
250GW는 엔비디아 GB300 GPU 약 6,000만 개를 돌릴 수 있는 전력이다. AI GPU는 혹독한 작업 환경 때문에 수명이 2년에 불과하다고 가정한다. 따라서 OpenAI는 매년 3,000만 개의 GPU를 지속적으로 확보해야 한다. 이는 타이중의 2nm 팹 10개를 추가로 건설해야 가능한 규모다. 여기에 필요한 모든 메모리 및 패키징 팹도 함께 필요하다.
그리고 자본을 가진 다른 AI 기업들이 최소 다섯 곳 더 있다. 각 기업이 자체적으로 수GW급 데이터센터를 건설하려 하고 있다.
이 계획들이 규제 없이 진행된다면, 현재 우리가 보고 있는 에너지·물 사용량, PFAS 노출, 독성 폐기물 문제는 앞으로 공동체가 마주하게 될 일의 ‘예고편’에 불과하다. 실리콘밸리 CEO들은 AI 발전을 위해 얼마나 많은 컴퓨팅 자원이 필요한지를 저울질하고 있지만, 우리가 던져야 할 진짜 질문은 이것이다.
“지구가 더 많은 인공지능을 감당할 수 있는가?”