AI 데이터 센터, 에너지 위기에 직면하여 획기적인 초전도체 기술로 전환

글로벌 - 이크바리 뉴스 통신사

AI 데이터 센터, 에너지 위기에 직면하여 획기적인 초전도체 기술로 전환

인공지능(AI)의 끊임없는 확장은 컴퓨팅 성능의 한계를 뛰어넘고 있지만, 이 기하급수적인 성장은 엄청난 도전 과제를 안고 있습니다. 바로 끝없이 증가하는 에너지 수요입니다. AI 데이터 센터가 전 세계적으로 확산되면서 기존 전력망과 전통적인 전력 전송 인프라에 전례 없는 부담을 주고 있습니다. 이에 대응하여 아마존 웹 서비스, 구글 클라우드, 마이크로소프트 애저와 같은 하이퍼스케일러로 불리는 업계 거대 기업들은 물리적 설치 공간을 줄이면서 전력 용량과 효율성을 높이기 위한 혁신적인 솔루션을 적극적으로 모색하고 있습니다. 가장 유망한 방법 중 하나는 AI 운영의 핵심에 전력을 공급하는 방식을 혁신할 준비가 된 고온 초전도체(HTS) 기술을 채택하는 것입니다.

전통적인 전력망은 견고하지만 본질적으로 비효율적입니다. 미국 에너지 정보청(EIA)은 연간 전송 및 분배 손실이 평균 5%에 달하며, 이 수치는 전 세계 다른 지역에서는 훨씬 더 높을 수 있다고 보고합니다. 이러한 비효율성은 현대 AI 데이터 센터가 필요로 하는 엄청난 에너지 규모(작은 도시만큼의 전기를 소비할 수 있음)와 결합되어 패러다임 전환을 필요로 합니다. 수십 년 동안 전력 전송의 기반이었던 구리 배선은 전류를 전도하지만 저항이 없는 것은 아닙니다. 이 저항은 열을 발생시켜 에너지 손실, 효율성 저하, 그리고 특정 라인을 통해 안전하게 전송될 수 있는 전력량에 대한 제한을 초래합니다. 이러한 단점은 점점 더 밀집된 공간에 막대한 전기 부하를 채워넣도록 설계된 AI 시설에 중요한 병목 현상이 되고 있습니다.

고온 초전도체가 등장했습니다. 다소 오해의 소지가 있는 이름에도 불구하고, HTS 재료는 전통적인 초전도체가 요구하는 온도보다 훨씬 따뜻하지만 극저온에서 작동합니다. 핵심 혁신은 냉각 시 거의 저항 없이 전기를 전도하는 능력에 있으며, 이는 기존 도체와 관련된 에너지 손실을 크게 제거합니다. 이 근본적인 특성은 전력 공급에 심오한 실용적인 이점으로 이어집니다. HTS 케이블은 구리 케이블보다 훨씬 작고 가벼울 뿐만 아니라 전압 강하나 열 발생 없이 전류를 전송합니다. 이러한 본질적인 효율성과 컴팩트한 형태는 공간 제약 및 열 관리 문제와 끊임없이 씨름하는 AI 데이터 센터에 이상적인 솔루션입니다.

마이크로소프트는 HTS 기술의 강력한 지지자이자 투자자로 부상했습니다. 마이크로소프트의 글로벌 인프라 총괄 관리자인 알라스테어 스피어스(Alastair Speirs)는 최근 블로그 게시물에서 그 잠재력을 강조하며 “초전도체는 많은 양의 전력을 이동하는 데 더 적은 공간을 차지하므로, 더 깨끗하고 컴팩트한 시스템을 구축하는 데 도움이 될 수 있습니다.”라고 밝혔습니다. 회사의 노력은 초전도 전력 기술 개발의 선두 주자인 Veir에 7,500만 달러의 상당한 투자를 하는 것으로 이어집니다. Veir의 도체는 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO)로 알려진 재료 계열을 기반으로 하는 HTS 테이프를 사용합니다. REBCO는 금속 기판에 박막으로 증착된 세라믹 초전도층이며, 전력 케이블로 조립할 수 있는 견고한 도체로 공학적으로 만들어집니다. Veir의 CEO이자 공동 설립자인 팀 하이델(Tim Heidel)은 “구리나 알루미늄과의 주요 차이점은 작동 온도에서 초전도층이 거의 전기 저항 없이 전류를 운반하여 훨씬 더 컴팩트한 폼 팩터에서 매우 높은 전류 밀도를 가능하게 한다는 것입니다.”라고 설명합니다.

HTS 케이블은 여전히 극저온 냉각을 필요로 하지만, Veir는 실용적인 솔루션인 폐쇄 루프 액체 질소 시스템을 개발했습니다. 액체 질소는 케이블 길이를 따라 순환하고, 원거리 끝에서 재냉각된 다음 다시 시작 지점으로 재순환되어 필요한 낮은 작동 온도를 유지합니다. 하이델은 이 접근 방식의 실용성을 강조합니다. “액체 질소는 풍부하고 저렴하며 안전한 재료로, 수많은 중요한 상업 및 산업 응용 분야에서 엄청난 규모로 사용됩니다. 우리는 다른 산업에서 입증된 액체 질소 작업 경험과 표준을 활용하여 지속적인 작동을 위해 설계된 안정적인 데이터 센터 솔루션을 설계하고 있으며, 이는 실험실 조건이 아닌 중요 인프라 기대치에 맞는 모니터링 및 제어 기능을 갖추고 있습니다.” 하이델은 또한 데이터 센터 내부의 설치 공간과 운영 복잡성을 최소화하기 위해 외부 냉각 시스템을 선호합니다.

희토류 물질, 복잡한 냉각 루프, 극저온 시스템의 통합은 상당한 비용을 발생시키므로 HTS가 대부분의 일상적인 응용 분야에서 구리를 대체할 가능성은 낮습니다. 그러나 공간, 무게, 전압 강하 및 열로 인해 기존 전력 공급이 심각하게 제한되는 틈새 시장, 고부가가치 시나리오에서 경제적 타당성이 빛을 발합니다. 하이델은 “이러한 경우 가치는 시스템 수준에서 나타납니다. 즉, 더 작은 설치 공간, 저항 손실 감소, 전력 라우팅 방식의 유연성 증가입니다.”라고 언급합니다. AI 데이터 센터를 구축하는 하이퍼스케일러의 경우, HTS 개발 및 배포에 대한 초기 투자는 효율성 향상, 운영 비용 절감, 최첨단 AI 서비스를 더 광범위하고 안정적으로 제공할 수 있는 능력이라는 장기적인 이점으로 상쇄될 수 있습니다.

HTS 제조, 특히 테이프 생산의 성숙 또한 비용 효율성과 공급 가용성 향상에 기여하고 있습니다. 마이크로소프트 시스템 기술 이사인 후삼 알리사(Husam Alissa)는 “현재 우리의 초점은 시스템 설계 및 통합에 중점을 두고 파트너와 함께 이 기술을 검증하고 위험을 줄이는 것입니다.”라고 확인합니다. AI 데이터 센터는 극심한 전력 수요와 전략적 중요성으로 인해 이 혁신적인 기술의 이상적인 시험대임을 입증하고 있습니다. 전 세계가 AI에 점점 더 의존함에 따라 고온 초전도체가 약속하는 효율적이고 컴팩트한 전력 공급은 그 잠재력을 최대한 발휘하고 인프라가 혁신에 발맞출 수 있도록 하는 핵심이 될 수 있습니다.

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