AI 데이터센터, 냉각·전력에 승부 달렸다

AI GPU의 전력 밀도가 높아지면서 기존의 공냉 방식으로는 감당하기 어려운 상황에 직면했습니다. 이에 따라 액체 냉각을 비롯한 새로운 냉각 시스템의 수요가 크게 증가하고 있습니다.

관련 기업으로는 버티브, 모딘, 앤벤트, 슈나이더 일렉트릭, 존슨 컨트롤스 등이 언급됩니다.

데이터센터 운영 및 소유 기업들은 서버를 구매하는 데 크게 세 가지 방식을 활용합니다. 첫째, 마이크로소프트와 같은 대형 운영사들은 자체적인 계약 모델을 통해 서버를 조달합니다. 둘째, 델이나 슈퍼마이크로 같은 서버 제조사로부터 직접 완제품을 구매하는 방식입니다. 셋째, 폭스콘 등 ODM(제조자 개발 생산) 업체를 통해 부품을 조달하여 자체적으로 조립하는 방식이 있습니다.

AI 데이터센터에 대한 100달러 투자 가정 시, 스티페 자료에 따르면 IT 장비가 전체 투자금의 65%를 차지합니다. 이 중 GPU 비용이 가장 큰 비중을 차지합니다. 나머지 비중은 건물에 14%, 전기 시스템에 14%, 그리고 냉각 시스템에 7%가 배분됩니다.

데이터센터는 서버와 GPU가 실제로 위치한 물리적인 시설을 의미합니다. 반면 클라우드 서비스는 이 데이터센터 내부의 컴퓨팅 자원을 인터넷을 통해 고객에게 대여해주는 서비스 모델입니다. 클라우드 서비스에 대한 수요가 증가할수록 이를 뒷받침하기 위한 데이터센터의 증설 또한 가속화되는 구조입니다.

IAEA는 AI 확산에 힘입어 가속 서버의 전력 소비가 2030년까지 연평균 약 30% 증가할 것으로 예측했습니다. 전 세계 데이터센터의 총 전력 소비량은 2024년 약 415TWh에서 2030년 약 945TWh로 두 배 이상 급증할 것으로 보입니다.

특히 미국은 전 세계 데이터센터 용량의 45~50%를 점유하고 있어, 이러한 전력 소비 증가는 미국의 전력 인프라에 큰 부담으로 작용할 것으로 예상됩니다.

데이터센터 건설에 가장 큰 문제로 지적되는 것은 전력 확보와 전력망 연결입니다. 계획된 시간 내에 충분한 전력을 확보하지 못하고 송전망 연결이 지연되면서 데이터센터 건설 자체가 늦어지고 있습니다. 또한 변압기, 스위치, 발전기 등 주요 부품의 공급난과 지역 주민들의 반대, 복잡한 인허가 문제, 그리고 전문 인력 부족 역시 건설 지연의 주요 원인으로 작용하고 있습니다.

데이터센터 건설 지연은 막대한 경제적 손실을 초래합니다. 예를 들어, 100MW 규모의 미국 AI 데이터센터가 6개월 지연될 경우 약 3억 5,300만 달러의 생애 주기 가치가 감소하는 것으로 분석됩니다. 1년 지연 시에는 약 5억 4,300만 달러의 가치 손실이 발생할 수 있습니다. 이는 단순히 매출 발생 시점이 늦어지는 것을 넘어, GPU 세대 교체 등으로 인해 데이터센터의 경제적 수명 자체가 단축되는 손실로 이어집니다.

앞으로는 누가 더 큰 규모의 데이터센터 건설 계획을 발표하는지보다, 어떤 기업이 계획한 시점에 실제로 전원을 켜고 서버를 가동할 수 있는지가 중요해질 것입니다. 전력망 확보, 인허가 절차, 냉각 시스템 구축 등 데이터센터 건설을 가로막는 다양한 병목 현상을 해결할 수 있는 역량이 기업의 핵심 경쟁력이 될 것으로 보입니다.