데이터 센터 발열에 대한 고민과 해결

데이터 센터 발열에 대한 고민과 해결

인공지능이 활발히 개발되는 요즘 클라우드와 데이터 센터에는 고성능 GPU서버들이 많이 도입되고 있습니다. 성능이 높다는 것은 그 만큼 많은 전력을 소비하고 열을 많이 발생시킵니다. 서버는 과열되면 작동이 멈출 수 있기 때문에 데이터 센터의 적정 온도유지는 필수적이며 약 24도 정도의 수준에서 올라가지 않도록 냉방을 해주어야 하는데 이러한 냉방에 필요한 전력은 데이터센터 전체 전력의 약 40%를 차지합니다. 전기먹는 하마라는 별명이 있는 데이터센터는 발열 해결에 대한 고민도 함께 해야 합니다.

 

목차

데이터센터 서버 발열 제어 고민

열 재활용으로 데이터 센터 지속가능성 향상

 

데이터센터 서버 발열 제어 고민

데이터센터 내부는 서버 작동시 발열로 인해 냉방을 하지 않으면 몇 분만에 40도 이상으로 올라갑니다. 과열되면 서버 작동이 멈출 수 있기에 적정 온도 유지는 필수적이며, 24도 수준에서 올라가지 않도록 내부에 냉기를 넣어주어야 합니다.

일반적인 에어컨으로는 냉방 능력이 부족하기에 여러가지 방식으로 냉기를 만들지만 전기요금이 문제입니다. 데이터센터 한 곳에서 몇 천세대가 사용하는 전력량과 맞먹는 전력을 소비하는데 이중 약 40%가 냉방용 전기요금입니다.

전기요금을 절약하기 위해 상대적으로 저렴한 심야 전기로 얼음을 얼려서 주간에 녹여 냉기를 만들거나, 외부의 찬 공기를 이용하는 공냉식으로 냉방하는 등 모든 데이터센터는 발열을 잡고 전기요금을 줄이기 위해 노력중입니다.

구글이나 메타의 경우 액침냉각방식(냉각수 역할을 하는 특수 기름에 서버를 넣어 작동하도록 하는 방식)을 검토중입니다. 발열 자체를 원천 차단하게 되면, 냉각방에 사용되는 전력 소모를 상당 부분 줄일 수 있게 됩니다. SK텔레콤도 액침냉각방식 도입을 검토하고 있습니다.

현재 국내 데이터 센터는 약 150개 정도이지만 2032년에는 1,200개로 늘어날 전망입니다. 고사양, 고발열 AI 서버 수요 증가로전력 사용량이 40배 이상 증가할 것으로 예상되는 만큼 냉각 시스템에 대한 고민이 데이터센터의 핵심 과제가 되었습니다.

 

열 재활용으로 데이터 센터 지속가능성 향상

데이터 센터에서 발생하는 열 또한 에너지입니다. 데이터 센터는 열을 제어해야 하지만 외부에는 열이 필요한 곳이 많습니다. 데이터 센터에서 발생하는 열로 무엇을 할 수 있는지를 고민해야 합니다.

데이터 센터 서버 및 기타 장비에서 발생하는 열은 냉각 시스템에 의해 소멸되고 주변 환경으로 분산됩니다. 이것은 데이터 센터에서 발생하는 열이 모두 낭비된다는 의미입니다. 물론, 데이터센터의 열을 재사용하는 것은 일반적으로 쉽지 않습니다. 그러나 데이터센터의 열을 포착하고 재사용하면 데이터 센터의 지속 가능성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

예를 들어 북유럽의 데이터센터들은 데이터센터 내부 발생 열을 외부의 건물 난방에 사용하는 방식으로 에너지를 재생산하고 있습니다. 그러나 데이터 센터에서 다른 건물로 열을 펌핑하는 것은 일반적인 규칙은 아닙니다. 데이터 센터는 일반적으로 거주 인구가 드문 외딴 지역에 위치되는 경우가 많기 때문입니다.

과도한 데이터 센터 열을 재활용하는 창의적이지만 실현 가능성이 있는 몇 가지 방식을 살펴보겠습니다.

 

1. 농업

데이터 센터 주변에는 거주 인구는 많지 않지만 사용되지 않는 토지가 있는 경우가 많습니다. 데이터 센터에서 해당 토지로 열을 펌핑하여 농업용으로 사용하는 것은 가능한 방법 중 하나입니다. 예를 들어, 데이터 센터의 열은 겨울 동안 농산물을 재배하는 온실을 따뜻하게 할 수 있고, 물고기를 키우는 수조에 온도를 제공할 수 있습니다.

 

2. 공장

데이터 센터의 열을 인근 제조 시설에 충분한 양의 열로 집중시킬 수 있다면 연료에서 직접 열을 공급해야 하는 가마와 용광로에 에너지를 공급하는 데 도움이 될 수 있습니다.

 

3. 건조

재료에서 수분을 제거하는 건조는 열을 활용한 유용한 활동입니다. 데이터 센터의 열은 목재를 건조하거나 가공 식품의 수분 함량을 줄여 유통 기한을 늘리는 등의 목적으로 사용될 가능성이 있습니다.

 

4. 전기 재생산

데이터 센터의 열을 전기로 변환하는 열전 발전기에 에너지를 공급할 수 있습니다. 다만 변환 과정에서 많은 에너지가 손실되므로 효율적이지는 않습니다. 그러나 전기 재생산의 큰 장점은 전기를 생성함으로써 전선을 사용하여 장거리로 매우 효율적으로 에너지를 이동할 수 있다는 것입니다. 재생산된 전기를 데이터 센터 자체 전력으로도 활용할 수 있습니다.