건축/환경에너지

Nikkei Architecture_2024.7.25 (p48~49)

AI 시대의 '저전력 건축' 구상
외장으로 방열하는 데이터센터

생성 AI(인공지능)의 등장으로 데이터센터의 소비전력량이 늘고 있다. 데이터센터 운용 시의 이산화탄소 배출량을 어떻게 줄일 것인가? 그 해답을 찾기 위해 NTT퍼실리티즈(도쿄)의 차세대형 데이터센터 구상을 파헤쳐 본다.
 

탄소중립을 의식한 차세대형 데이터센터 프로젝트를 추진하고 있는 NTT퍼실리티즈가 올 5월 하순, 최초의 성과로 그 프로토타입을 발표했다.

프로토타입으로 설정한 건물 규모는 지상 2층 건물로, 연면적 약 2만m². IT용 전력용량은 약 30MW이다. “현재 주류인 데이터센터의 규모를 상정했다”라고 NTT퍼실리티즈 설계엔지니어링부의 마쓰우라(松浦) 담당 과장은 설명한다.

이 건물의 가장 큰 특징은 데이터센터의 고발열화에 대한 대응과 환경 성능 향상이다.

고발열화에 대응하기 위해 1층의 데이터홀에 설치된 서버를 전면적으로 ‘액랭(液冷) 방식’으로 했다. 서버의 발열 부분에 냉각액으로 식힌 냉각 금속판를 접촉시켜 열교환하는 구조이다. 서버에 찬 공기를 불어 넣는 기존의 공랭(空冷) 방식에 비해 냉각 효율이 높다.

“부분적으로 액냉 방식의 서버를 도입한 사례는 있지만, 대대적으로 액냉 방식이 채택된 데이터센터는 국내에는 아직 없다”라고 NTT퍼실리티즈의 사이토(齎藤) 설계엔지니어링 부장은 말한다. NTT퍼실리티즈는 서버를 모두 공랭 방식으로 한 기존형의 데이터센터에 비해 서버 냉각에 필요한 전력을 약 50% 절감할 수 있다고 추산하고 있다.

NTT퍼실리티즈는 왜 이러한 구상을 발표한 것일까? 그 배경에는 생성 AI의 등장으로 전 세계에서 데이터센터의 소비전력량이 계속 증가하고 있다는 사실이 있다. 미국의 컨설팅 대기업인 맥킨지&컴퍼니는 미국에서 데이터센터의 연간 소비전력량이 매년 약 10%씩 계속 증가해 2030년에는 35GW에 이를 것으로 예상하고 있다. 이것은 2022년의 2배가 넘는 수준이다.

한편, 마이크로소프트와 아마존웹서비스(AWS) 등, 탄소중립 실현을 내걸고 있는 클라우드 벤더들도 적지 않다. “상반된 목표를 어떻게 실현할 것인지가 매우 중요한 과제가 되고 있다”라고 사이토 설계엔지니어링 부장은 말한다.

-- 특수 외장으로 자연 냉각 --
프로토타입의 건물에도 소비전력을 낮추는 장치가 있다. 냉각 금속판의 냉각으로 인해 뜨거워진 냉각액을 식힐 때 외기를 이용하는 것이다. 이것을 위한 설비가 ‘프레쿨 코일월(Pre-cooled Coil Wall)’이라고 이름 붙인 외장 시스템이다. 건물 외주부에 코일 형태로 감은 동관을 배치하고, 동관 내에 뜨거워진 냉각액을 순환시켜 방열한다. 동관을 어느 정도의 길이로 할지, 직렬로 할지, 혹은 분지(分枝)로 할지 등, 외장 시스템의 구체적인 구성은 향후 검토할 방침이다.

외장 시스템의 하부에 수반을 설치해 물의 기화열도 냉각에 이용할 수 있도록 했다. 마쓰우라 담당 과장은 “겨울 등 외기 조건에 따라 외장 시스템만으로 냉각을 완결할 수 있는 구조를 실현하고 싶다”라고 말한다. 이 외에도 서버에서 배출되는 열을 난방이나 급탕에 이용해 환경 부담을 낮췄다.

-- 2030년경까지 실현 --
주변 환경과의 조화도 고려했다. “냉각 효율이 높은 액냉 방식의 서버가 보급되면 이전보다 서버는 고집적·고밀도화될 것이다”라고 사이토 설계엔지니어링 부장은 말한다.데이터홀의 필요 면적이 작아지면 부지에 잉여 공간이 생긴다. 이것을 오픈 스페이스로 정비해 지역 주민에게 개방. 최근 민폐 시설로 간주되는 경우가 늘고 있는 데이터센터의 이미지 제고를 도모할 방침이다.

차세대형 데이터센터는 건물의 볼륨을 줄여 소비전력을 저감할 수 있기 때문에 건설 및 운영 코스트 모두 기존의 데이터센터보다 낮출 수 있다고 한다. NTT퍼실리티즈는 2030년경까지의 실현을 목표로 국내외 클라우드 벤더와 데이터센터 사업자 등에게 차세대형 데이터센터를 제안해 나갈 계획이다.

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