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존슨컨트롤스, 흡수식 칠러로 냉각전력 44% 절감
존슨컨트롤스, 흡수식 칠러로 냉각전력 44% 절감 / AI 이미지
[투데이에너지 임자성 기자] 데이터센터가 자체 발전 과정에서 버리던 열을 다시 냉각에 활용하면, 별도의 전력 증설 없이도 AI 연산능력을 최대 97메가와트(MW)까지 늘릴 수 있다는 분석이 나왔다. 글로벌 열관리 기업 존슨컨트롤스(Johnson Controls)가 지난 7월 28일(현지시간) 공개한 '흡수식 칠러 참조설계 가이드'가 그 해법으로 제시됐다.
버려지던 열의 57%를 냉각으로 되돌린다
존슨컨트롤스에 따르면, 데이터센터 부지 내 발전설비(온사이트 발전)에서 만들어지는 열 가운데 57%는 지금까지 별다른 활용 없이 대기로 그냥 방출돼 왔다. 이 가이드는 이 폐열을 흡수식 칠러의 동력원으로 삼아 냉각에 활용하는 설계 방식을 제시한다. 흡수식 칠러는 압축기 대신 열 자체를 이용해 냉각을 만들어내는 방식으로, 전력 소비가 훨씬 적다. 회사 측 설명으로는 2MW급 냉각을 전통적인 전기식 칠러로 처리하려면 약 500킬로와트(kW)의 전력이 필요하지만, 흡수식 칠러를 쓰면 25kW 수준으로 충분하다.
이렇게 절감된 전력은 그대로 AI 연산에 재배치할 수 있다는 게 핵심이다. 1기가와트(GW)급 대형 AI 데이터센터를 기준으로 시뮬레이션한 결과, 냉각용 전력수요를 최대 44%까지 줄이면서 최대 97MW의 추가 AI 연산능력을 확보할 수 있고, 이는 시설 수명 동안 최대 180억 달러의 추가 수익 창출 가능성으로 이어진다고 회사는 밝혔다.
"이미 값을 치른 에너지를 자산으로 바꾼다"
존슨컨트롤스의 최고지속가능성책임자(CSO) 케이티 맥긴티는 발표 자료에서, 온사이트 발전에서 나오는 막대한 열이 지금까지는 그냥 공중으로 흩어지고 있었다며, 이를 일하게 만드는 데 큰 기회가 있다고 밝혔다. 이미 비용을 지불하고 확보한 에너지를 폐기물이 아니라 자산으로 전환하는 셈이라는 설명이다. 데이터센터 솔루션 부문 대표 오스틴 도메니치 역시, 데이터센터가 만들어내는 열 자체가 가장 활용되지 않은 자원 중 하나라고 언급하며, 열병합발전(CHP)과 흡수식냉각을 결합해 회수한 열을 실제 작업으로 전환할 수 있다고 강조했다.
회사가 제시한 참조설계는 100MW 규모 캠퍼스부터 기가와트급 대형 시설까지 반복 적용 가능한 모듈형 구조로 설계됐다. 이를 통해 전력효율지수(PUE)를 1.23까지 낮추면서도 부지 내 물 사용량은 '0'을 달성하고, 냉각 시스템에서 발생하는 이산화탄소 배출량도 최대 43% 줄일 수 있다는 게 회사 측 주장이다.
과제도 남아 있다
다만 이 방식이 모든 데이터센터에 적용될 수 있는 건 아니다. 흡수식 칠러는 안정적인 폐열 공급원이 전제돼야 작동하기 때문에, 온사이트 발전 설비를 갖추지 않은 시설에는 적용이 어렵다. 기존 시설을 이런 구조로 개조하려면 열을 포집·이동시키는 설계 변경이 필요하고, 초기 설비 투자비도 기존 전기식 칠러보다 높을 수 있다는 지적도 나온다. 존슨컨트롤스는 이런 시스템을 실제 현장에서 유지·보수할 수 있는 기술인력 양성에도 함께 투자하고 있다고 밝혔다.
[용어설명]
흡수식 칠러(Absorption Chiller) : 전기로 압축기를 돌리는 일반 칠러와 달리, 열 자체를 동력원으로 삼아 냉각을 만들어내는 장치
열병합발전(CHP, Combined Heat and Power) : 발전 과정에서 나오는 전기와 열을 동시에 활용하는 방식
전력효율지수(PUE, Power Usage Effectiveness) : 데이터센터가 IT장비(서버 등)에 쓰는 전력과, 냉각·조명 등 부대설비에 쓰는 전력을 합친 총 전력의 비율
AI 팩토리(AI Factory) : 대규모 GPU 클러스터를 갖추고 AI 모델 학습·추론을 전담하는 초대형 데이터센터를 일컫는 업계 용어.