《AI는 공짜가 아니야》는 스마트폰과 AI가 지구 환경에 어떤 영향을 미치는지 살펴보는 환경 과학 책입니다. 생성형 AI에서 시작해 네트워크, 반도체, 데이터센터, 전력 인프라, 재생 에너지, 탄소 중립, 기후 위기까지, AI를 둘러싼 기술과 환경의 관계를 하나의 흐름으로 쉽게 이해할 수 있도록 풀어냈습니다. AI 시대를 살아갈 10대에게 꼭 필요한 디지털·환경 리터러시를 길러 줄 거예요.

"AI 질문 한 번에 이렇게 많은 에너지가 든다고?"
AI 시대의 10대를 위한 과학 배경지식
지금 꼭 읽어야 하는 반도체, 데이터센터, 에너지, 기후 위기

★환경·디지털 융합과학도서 ★AI 디지털 리터러시
★ 과학교육학 박사 교사들이 함께 쓴 과학 교양서
★ 2022 개정 과학과 교육과정 연구진 · 과학 교과서 집필진 참여
★ 한국에너지정보문화재단 에너지소양교육교사연구회 현장교사 참여 및 감수

우리가 매일 쓰는 AI는 공짜가 아니에요!
우리는 하루에도 몇 번씩 스마트폰을 보고, 동영상을 재생하고, AI에게 질문을 합니다. 손가락으로 화면을 한 번 터치했을 뿐이지만, 디지털 세상의 뒤편에서는 수많은 컴퓨터와 반도체, 데이터센터가 쉬지 않고 움직이고 있지요. 그렇다면 우리가 사용하는 AI는 무엇으로 움직일까요?
AI가 생각하고 계산하려면 반도체 칩이 필요해요. 이 반도체 칩 하나가 쓰는 전기는 무려 선풍기 수십 대를 동시에 켠 것과 같은 양이라고 합니다. 그런데 데이터센터에는 이런 반도체 칩이 수만 개가 넘게 있어요. 따라서 데이터센터의 수많은 컴퓨터를 작동시킬 때 엄청난 양의 전기가 필요한 것이지요. 심지어 컴퓨터에서 발생하는 열을 식히는 냉각 과정에서도 많은 전기와 물이 사용돼요. 이처럼 우리가 매일 사용하는 AI에서 시작해 디지털 세상을 움직이는 기술과 그 과정을 따라가다 보면 AI가 작동하기 위해 얼마나 많은 에너지와 자원이 필요한지 알게 될 거예요.

AI를 쓸수록 지구가 뜨거워진다고요?
AI는 우리 생활을 편리하게 만들어 주지만, AI 사용이 늘어날수록 데이터를 처리하는 데이터센터의 전력 수요도 커져요. 이에 따라 발전소에서는 더 많은 전기를 생산해야 하고, 이 과정에서 온실가스 배출량도 늘어나지요. 이처럼 AI의 확산은 지구 온난화를 더욱 빠르게 만드는 주요 원인이 되고 있습니다.
그러면 AI 사용으로 늘어나는 전력 수요에 대응하면서도 온실가스 배출을 줄이기 위해서는 어떻게 해야 할까요? 먼저 석탄과 석유를 활용한 발전을 줄이고 재생 에너지를 활용한 발전을 키워 가야 해요. 재생 에너지는 햇빛과 바람 같은 천연자원으로 전기를 만들기 때문에 온실가스를 배출하지 않아요. 따라서 앞으로는 재생 에너지를 주에너지원으로 삼는 에너지 전환 시대가 펼쳐질 거랍니다.

탄소 중립을 위해 어떤 노력을 해야 할까요?
AI 기술이 빠르게 성장하면서 기술 발전과 환경 보호를 함께 고민해야 하는 시대가 되었어요. 온실가스 순배출량을 '0'으로 만들자는 '탄소 중립'을 위해 기업과 국가, 국제 사회는 어떤 노력을 하고 있을까요? 에너지 저장 장치를 개발해 재생 에너지의 효율을 높여 에너지 자급자족 기술을 실현하고 있어요. 또 기업 간에는 탄소 배출권을 사고파는 탄소 배출권 거래제가 있어요. 온실가스를 적게 배출한 기업이 남은 탄소 배출권을 다른 기업에 팔아서 돈을 벌 수 있는 제도예요. 최근에는 세계와 국내 기업들이 사용하는 전력의 100%를 재생 에너지로 충당하겠다는 RE100 캠페인을 실천하고 있지요.
이처럼 탄소 중립을 실현하기 위해서는 새로운 기술뿐 아니라 경제적 제도와 사회적 합의가 필요합니다. 이외에도 탄소 국경세, 탄소 중립 포인트 등 다양한 탄소 중립 사례를 살펴보다 보면 환경 문제를 경제와 사회의 관점에서 바라보게 될 거예요.

AI를 바라보는 균형 잡힌 시각을 길러 줘요!
AI 기술은 특정한 분야에서만 이용되는 기술이 아니에요. 병원, 학교, 공장 등 거의 모든 분야에서 이용되고 있지요. AI가 더 적은 비용으로 더 빠르고 더 정확하게 일을 처리할수록 각종 산업과 국가 전체가 부유해져요. 따라서 나라들은 AI 시대를 이끌어 가기 위해 기술 경쟁을 펼치고 있답니다.
하지만 AI가 새로운 산업과 기술을 발전시킨다고 해서 데이터센터를 무작정 늘릴 수도 없어요. 반대로 환경 보호를 위해 데이터센터의 확대를 제한한다면 기술 발전과 AI 경쟁에 영향을 줄 수도 있지요. 이처럼 AI 기술은 반도체와 데이터센터, 에너지와 자원, 여러 제도와 자연환경이 서로 긴밀하게 연결되어 있답니다.
《AI는 공짜가 아니야》 는 '디지털 세상에도 탄소 발자국이 있다고요?', '데이터센터가 친환경일 수는 없을까요?', 'AI가 지구를 구할 수 있을까요?' 같은 질문으로 구성했어요. AI 기술의 장점과 한계, 가능성과 과제를 종합적으로 살펴볼 수 있지요. 책 속 질문을 따라가다 보면 AI 기술을 바라보는 균형 잡힌 시각을 길러 줄 거예요.

지속 가능한 미래에 대해 스스로 생각하고 판단하는 힘을 키워요!
이 책에서는 AI에 관련된 과학·사회 개념을 쉽게 풀어쓰고, 읽은 내용을 자신의 생각으로 연결할 수 있도록 다양한 코너를 마련했습니다. '지금 꼭 알아야 할 이슈가 있슈!'에서는 AI와 에너지, 환경 문제와 관련된 이슈를 살펴보고, '환경 리터러시가 톡톡!'에서는 책 내용을 잘 이해했는지 점검하고 새롭게 알게 된 점을 정리해 볼 수 있습니다.
더 나아가 생각한 내용을 실천으로 이어 갈 수 있도록 SDGs(지속 가능 발전 목표) 실천 방법과 올바른 디지털 습관, 에너지 절약법, 환경 토론 질문을 담았어요. 《AI는 공짜가 아니야》 를 통해 미래 세대의 주인공으로서 AI 시대의 변화를 이해하고, 지속 가능한 미래를 책임감 있게 만들어 나가길 바랍니다.

“AI에 질문 하나를 던질 때 전기가 얼마나 드는지 생각해 본 적이 있나요? 이 책은 AI의 원리나 활용법을 설명하는 데 그치지 않고, AI를 움직이는 반도체와 데이터센터, 그것을 돌리는 전기와 물까지 함께 설명합니다. 여러분은 이 책을 통해 우리가 편리하게 쓰는 AI가 지구와 어떻게 연결되어 있는지 알아보고, 그 기술을 어떻게 현명하고 책임 있게 써야 할지 생각해 보게 될 거예요. AI 시대를 살아갈 어린이, 청소년들에게 꼭 필요한 책으로 적극 추천합니다.”

- 경북대학교 정보·컴퓨터교육과 교수 이동국

“우리는 손가락 하나로 정답을 불러내는 AI 시대를 살아가고 있습니다. 하지만 AI의 눈부신 답변 뒤에는 데이터센터가 막대한 전력을 소비하며 지구를 뜨겁게 만들고 있습니다. 앞으로 중요한 것은 AI를 얼마나 유용하게 쓰느냐를 넘어, AI와 지구의 공존을 어떻게 만들어 가느냐입니다. 이 책은 데이터센터와 재생 에너지, 우리 모두가 함께 살아갈 내일을 다정하고도 냉철하게 짚어 줍니다. AI 시대를 살아갈 어린이와 청소년은 물론, 지구라는 터전을 공유하는 우리 모두가 펼쳐 봐야 할 필수 안내서입니다.”

- 과학 커뮤니케이터 강신철

디지털 세상은 우리 눈앞에 보이지 않지만 수많은 컴퓨터와 기계가 함께 움직이며 만들어진 세계예요. 우리가 스마트폰으로 검색을 하거나 동영상을 볼 때마다 세계 여러 곳에 있는 컴퓨터들이 정보를 찾고, 데이터를 저장하고, 계속 움직이고 있답니다.

-16쪽

AI가 생각하고 계산하려면 ‘GPU(그래픽 처리 장치)’라는 특별한 반도체 칩이 필요해요. GPU는 원래 게임 속 움직이는 장면과 복잡한 그림을 빠르게 그려 내기 위해 만들어진 컴퓨터 부품이에요. 앞서 말한 빅데이터(22쪽 참고)를 처리하기 위해서는 일반 컴퓨터보다 훨씬 높은 성능으로 많은 계산을 할 수 있는 반도체 칩, 즉 GPU가 필요해요. 문제는 이 GPU를 작동하는 데 전기를 굉장히 많이 쓴다는 거예요. AI용 GPU 하나가 쓰는 전력량이 집에서 쓰는 선풍기 수십 대를 동시에 켠 것과 같은 양이에요.

-26쪽

세계 여러 나라는 기후 변화를 해결하기 위해 탄소 중립을 실천하고 있어요. 탄소 중립은 온실가스 배출을 줄이고, 배출된 온실가스의 양만큼 흡수하고 제거해 온실가스 순배출량을 0으로 만드는 것을 의미해요. 많은 나라들이 2050년 탄소 중립을 목표로 세우고 있답니다.

-60쪽

우리나라에도 데이터센터가 있어요. 180개가 넘지요. 데이터센터 위치를 보면 흥미로운 비밀을 발견할 수 있어요. 전국 데이터센터의 60% 이상이 서울이나 경기도 같은 수도권에 모여 있거든요. AI 시대를 이끌 중요한 시설인 데이터센터는 왜 서울 근처만 좋아할까요? 그리고 이것이 왜 지역 사회와 지구의 새로운 고민거리가 되었을까요?

-68쪽

‘에너지 저장 장치(ESS, Energy Storage System)’는 에너지를 저장했다가 필요할 때 공급하는 장치예요. 태양광 발전소가 낮 동안 열심히 만든 전기 중에 남은 전기를 커다란 배터리에 저장해 두는 것이지요. 전기를 만들 수 없는 어두운 밤이 되면, 에너지 저장 장치에 저장해 두었던 전기를 꺼내어 데이터센터로 보내 주는 원리랍니다.

-82쪽

AI 강국이 되려면 무엇이 필요할까요? ‘AI 강국’이란 인공지능 기술을 연구하고 개발하여 산업과 사회에 활용하는 능력이 뛰어난 나라를 말해요. 오늘날 세계 여러 나라는 AI 기술이 미래의 경제와 산업을 이끌 핵심 기술이라고 생각하며 경쟁하고 있답니다. AI 강국이 되기 위해서는 첨단 반도체 기술, 풍부한 데이터, 많은 전력, 대규모 데이터센터 그리고 우수한 인재가 필요해요.

-92쪽

세계 최고의 IT 기업인 구글이나 애플은 사용하는 모든 전기를 100% 햇빛과 바람으로 만든 재생 에너지로만 채우겠다는 ‘RE100’을 실천하고 있어요. 한국에너지공단, 서울에너지공사, LG디스플레이 등 1,700여 곳이 넘는 국내 기업과 기관에서도 K-RE100에 동참하고 있답니다.

-109쪽

세계 각국은 유엔 기후 변화 협약(UNFCCC)과 파리 협정을 통해 기후 변화 대응 목표를 세우고 실천하고 있답니다. 기후 변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)는 세계 과학자들의 연구 결과를 모아 기후 변화의 원인과 영향을 분석하고 해결 방안을 제시하고 있어요.

-135쪽

추천사
이 책을 읽는 여러분에게 : AI 시대, 우리는 지구를 어떻게 바꾸고 있을까요?
세상을 바꾸는 17가지 약속! SDGs에 대해 알아봐요

1장 AI 질문 한 번에 이렇게 많은 에너지가 든다고요?
디지털 세상은 어떻게 움직일까요?
AI에게 질문한 내용은 어디로 갈까요?
데이터센터는 왜 전기와 물을 많이 사용할까요?
AI가 발전할수록 전기가 더 필요하다고요?
지구를 지키는 에너지 절약 습관!
SDGs, 함께 실천해요! 6 7 9 11 12 13 40

2장 에너지가 미래를 바꾼다고요?
에너지가 바뀌면 우리 생활은 어떻게 달라질까요?
에너지가 위기라고요?
전기가 미래 산업의 핵심이 된다고요?
에너지와 환경 문제를 함께 해결할 수 있을까요?
지구를 지키는 에너지 절약 습관!
SDGs, 함께 실천해요! 7 9 11 12 13 14 17

3장 AI 강국이 되려면 에너지부터 갖춰야 한다고요?
데이터센터는 어디에 세워야 할까요?
재생 에너지의 한계는 무엇일까요?
AI 강국이 되려면 어떻게 해야 할까요?
지속 가능한 미래를 만드는 생각 + 9
SDGs, 함께 실천해요! 4 9 11 13

4장 지구도 지키고 경제도 살리려면 어떻게 해야 할까요?
환경 보호와 경제 성장은 함께 갈 수 있을까요?
기업과 국가는 환경을 위해 어떤 선택을 할까요?
모두에게 좋은 선택은 왜 어려울까요?
지속 가능한 미래를 만드는 생각 +
SDGs, 함께 실천해요! 7 8 13 16 17

5장 AI가 지구를 구할 수 있을까요?
AI 기술로 전기 사용량을 줄일 수 있다고요?
데이터센터를 우주에 만든다고요?
지구를 구하려면 함께해야 한다고요?
지속 가능한 미래를 만드는 생각 +
SDGs, 함께 실천해요! 7 9 12 13 17

맺는말 : 미래의 지층에는 무엇이 남게 될까요?
과학 + 사회 핵심 개념 사전

지속 가능한 미래를 위한 토론 질문