인공지능(AI)과 클라우드 서비스의 급격한 성장으로 이를 뒷받침하는 핵심 인프라인 데이터센터가 급증하고 있다. 하지만 데이터센터가 뿜어내는 막대한 폐열이 주변 지역 기온을 끌어올린다는 구체적인 연구 결과가 나왔다. 

애리조나주 대학교 뉴스 등에 따르면, 이 대학 지리과학·도시계획학부 데이비드 J. 세일러 교수 연구팀은 최근 피닉스 도시권에 위치한 데이터센터 4곳을 대상으로 주변 지역 기온 변화를 직접 측정해 발표했다. 데이터센터 열 방출이 인근 주택가 기온에 미치는 영향을 현장에서 직접 측정한 연구는 이번이 처음이다.

자동차 배기가스나 공장, 건물의 냉난방 등 인간의 활동으로 인해 대기 중으로 방출되는 열은 ‘인공 폐열’이라고 불린다. 이 폐열은 도시 내부 기온이 주변보다 높아지는 도시 열섬 현상을 심화시키는 주요 원인이다. 연구팀은 데이터센터를 도시 환경 속에서 급증하고 있는 집중적인 인공 폐열원으로 지목했다. 조사에 따르면 데이터센터가 전력을 소모하며 뿜어내는 단위 면적당 열량인 열유속은 한여름 한낮에 내리쬐는 태양광의 2배에서 6배에 달하는 것으로 나타났다.

이에 연구팀은 고정밀 온도 센서와 GPS를 장착한 차량을 이용해 데이터센터 주변 공공도로와 인근 주택가를 주행하며 기온을 측정했다. 센서는 지상 1.6~2.2m 높이에 설치됐으며, 2초 간격으로 촘촘하게 기온을 기록했다. 실험은 바람이 불어오는 쪽인 풍상측과 바람이 불어가는 쪽인 풍하측의 기온을 비교하는 방식으로 진행됐다.

연구팀이 애리조나주 챈들러시와 메사시에 있는 데이터센터 4곳인 ▲사이러스원 ▲얼라인드 ▲디지털 리얼티 ▲NTT PH1 주변을 측정한 결과, 바람을 타고 이동한 폐열이 인근 주택가의 기온을 뚜렷하게 끌어올린 실태가 확인됐다.

먼저 사이러스원 데이터센터 주변에서는 2025년 6월 18일 오후에 측정이 진행됐다. 초속 2.1m의 서남서풍이 불던 당시, 데이터센터 부지 동쪽과 북동쪽에 위치한 주택가 기온은 43.5℃를 기록했다. 이는 바람이 불어오기 전 지역의 평균 기온인 42.7℃보다 약 0.8℃ 높은 수치였다. 이 기온 상승 현상은 바람 아래 방향으로 약 500m 떨어진 곳까지 지속됐다. 같은 해 8월 8일 오전에는 서북서풍이 불 때도 남동쪽 주택가 기온이 바람 전 지역보다 0.5℃ 높았다. 다만 조사 지역 중 일부 서늘한 지점도 포착됐는데, 확인 결과 추파로사 파크의 저수지와 물을 댄 운동장, 수목 인근이었다. 연구팀은 이 결과가 녹지와 물가가 데이터센터 폐열 영향을 완화하는 중요한 단서가 된다고 설명했다.

얼라인드 데이터센터 주변에서도 기온 차이가 확인됐다. 냉각용 응축기인 콘덴서에서 뜨거운 배기가 나오는 동쪽 구역의 평균 기온은 39.3℃로 측정된 반면, 바람이 불어오는 쪽인 서쪽 구역의 평균 기온은 38.6℃로 약 0.7℃의 온도 차이가 났다.

디지털 리얼티 데이터센터 주변 측정에서는 바람이 불어오기 전 지역의 평균 기온이 24.2℃였으나, 데이터센터를 거쳐 바람이 불어가는 지역의 평균 기온은 25.2℃로 1.0℃ 상승했다. 특히 지점에 따라 최대 기온 차이는 약 2℃에 달했다.

마지막으로 NTT PH1 데이터센터에서는 2025년 10월 25일 오전에 측정이 이뤄졌다. 남남동풍을 타고 폐열이 북쪽 주택가로 흘러갔는데, 데이터센터 경계 부근에서는 장소에 따라 25.0℃와 25.5℃가 기록됐다. 그러나 주택가 안쪽으로 80~100m 들어가자 기온이 24.6~24.8℃로 내려갔다. 연구팀은 콘덴서에서 나온 뜨거운 공기가 바람을 타고 이동하면서 대기와 섞여 점차 옅어지는 거동과 일치하는 결과라고 설명했다.

4개 데이터센터의 측정 결과를 종합하면, 데이터센터 외곽 경계로부터 100~500m 범위에서 뚜렷한 기온 상승이 감지됐다. 바람 아랫방향 평균 기온은 0.7~0.9℃ 상승했고, 최대 상승 폭은 2.2℃에 달했다. 서로 다른 날짜와 기상 조건 속에서도 기온이 높은 영역이 항상 바람의 방향과 일치했다는 점이 데이터센터 폐열에 의한 온도 상승을 증명한다.

이처럼 주변 온도가 높아지는 이유는 데이터센터의 냉각 방식 때문이다. IT 기기가 소비한 전력은 대부분 열로 바뀌는데, 이를 식히는 공랭식 콘덴서는 주변보다 8~14℃ 높은 공기를 초속 2~4m로 뿜어낸다. 여름철 피닉스 지역에서는 이 배기 온도가 50℃를 넘기도 한다. 더 큰 문제는 데이터센터와 주택가의 거리가 너무 가깝다는 점이다. 이번에 조사된 NTT PH1과 사이러스원 외에도 애플이나 아이언 마운틴 등의 데이터센터 역시 주택가와 인접해 있다.

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배출되는 열의 규모도 엄청나다. NTT PH1 한 곳에서 나오는 열량은 약 4만 세대, 챈들러시에 위치한 사이러스원 데이터센터 단지는 무려 18만 세대 이상이 내뿜는 열과 맞먹는 것으로 추산된다. 가정 전력 사용량의 50% 이상을 냉방에 쓰는 피닉스 도시권의 특성상, 외부 온도가 1~2℃만 올라가도 주변 주택가의 냉방 수요와 전기요금이 크게 늘어나는 악순환으로 이어질 수 있다.

연구팀은 이번 결과가 4곳의 데이터센터를 대상으로 진행한 초기 관측인 만큼, 향후 더 넓은 시간대와 다양한 기상 조건에서의 추가 조사가 필요하다고 밝혔다. 논문의 주저자인 데이비드 세일러 교수는 "데이터센터가 현대 사회에 필수 불가결한 인프라며, 앞으로 그 수요는 더욱 늘어날 것"이라며 "향후 데이터센터 사업자와 정책 담당자가 긴밀히 협력해 주택가로 흘러드는 폐열의 영향을 최소화할 수 있는 실질적인 대책을 마련해야 한다"고 강조했다.