[기고] AI 시대의 열쇠, 데이터센터의 ‘熱’을 잡아라

김한준 존슨콘트롤즈인터내셔널 코리아 대표이사

인공지능(AI)은 우리의 일상에서 필수적인 요소로 자리 잡고 있다. 산업 전반에서도 AI는 미래를 논하는 데 있어 빼놓을 수 없는 핵심 요소가 되었다. 그러나 본격적인 AI 시대를 열기 위해서는 해결해야 할 과제가 있다. 바로 전력 확보 문제다. AI를 지원하는 데이터센터는 흔히 ‘전기 먹는 하마’로 불린다. 이는 AI의 훈련과 구현에 필요한 막대한 데이터를 집적하고 연산하는 과정에서 막대한 전력을 소모하기 때문이다.

국제에너지기구(IEA)에 따르면, 전 세계 데이터센터의 전력 사용량은 2030년까지 2배 이상 증가, 954 테라와트시(TWh)에 달할 것으로 예측된다. 이처럼 급증하는 전력 소비에 대응하려면 전력망에 대한 대규모 투자가 필수적이며, 그 규모는 2030년까지 약 6000억 달러에 달할 것으로 예측된다. 그러나 전력망 확충 속도가 AI 발전과 데이터센터 설립 속도를 따라가지 못하는 상황에서, 당장 현실적인 대안은 데이터센터의 에너지 효율성을 강화하는 것이다.

데이터센터에 막대한 전력이 필요한 주된 이유 중 하나는 서버의 열을 식히기 위해서다. 냉난방공조(HVAC) 시스템은 현재 데이터센터 전체 전력 소비량의 약 40%를 차지하며, 앞으로도 이 비중은 지속적으로 증가할 것으로 보인다. 이는 AI 기술 발전과 그에 따른 칩 성능 및 집적도 향상으로 발열량이 증가하고, 냉각 요건이 더욱 까다로워질 것이 예상되기 때문이다. 이때, 존슨콘트롤즈의 마그네틱 베어링 공랭식 냉동기와 같이 데이터센터 운영에 필수적인 기능만을 포함한 데이터센터 전용 냉각 시스템을 사용한다면 기존 범용 냉각 시스템 대비 에너지 소비를 효과적으로 줄일 수 있다. 일례로 하이퍼스케일 어플리케이션용으로 설계된 존슨콘트롤즈의 YORK YVAM의 경우 초저 GWP(Global Warming Potential) 냉매를 사용하여 에너지 사용량을 연간 40% 줄이면서 동일한 냉방 효과를 낸다.

또한, 데이터센터 운영 방식을 스마트하게 바꾸면 냉각 시스템의 전환 효과를 극대화할 수 있다. 냉각, 전력, 보안 시스템 등 빌딩 인프라를 통합 관리하는 첨단 스마트빌딩 소프트웨어를 활용하면 실시간 전력 소비를 모니터링하고 최적화할 수 있다. 실제로 이러한 소프트웨어를 도입한 데이터센터는 연간 냉각 에너지 사용량을 최대 15%까지 줄이는 성과를 거두었다.

정부, 기업, 지역사회의 긴밀한 파트너십 또한 중요하다. 정부는 데이터센터의 에너지 효율성 기준을 강화하고, 재생에너지 사용을 장려해야 한다. 예를 들어 최근 제정된 전력망특별법은 전력망 구축 사업의 인허가 절차를 간소화함으로써 효율성을 크게 개선할 것으로 기대된다. 이와 함께 데이터센터의 열에너지를 활용한 상생 모델을 구축하는 지역사회의 의지도 필요하다.

글로벌 데이터센터 시장은 연평균 17%의 성장률을 기록하고 있으며, 열 관리 시장의 경우 연평균 23% 성장하고 있다. 2023년 기준, 국내 데이터센터는 153개이다. 한국의 경제 규모와 AI에 대한 업계의 높은 관심을 고려하면 데이터센터 수는 더욱 증가할 것으로 보인다. 이에 따라 냉각 시스템 시장도 함께 확장하며 새로운 기회를 창출할 것이다. 산업통상자원부도 일찌감치 냉각 시스템을 새로운 수출 성장 엔진으로 육성하겠다고 밝혔다. 냉각 시스템 분야는 데이터센터의 열을 잡고 전력 소모와 탄소 배출을 줄이는 동시에 운영 비용까지 절감하는 만큼 데이터센터 관련 핵심 산업으로 자리매김할 것이다. 2025년에는 데이터센터의 에너지 효율을 높이고 안정적인 전력망 확보를 통해 열을 식히는 한 해가 되기를 기대한다.