ABB, NVIDIA와 ‘맞손’… ‘800VDC’ 기반 차세대 AI 데이터센터 전력 혁신 가속화

AI 워크로드 전력 수요 급증… 중전압 UPS와 DC, 솔리드 스테이트 기술이 핵심

[아이씨엔 오승모 기자] ABB가 차세대 AI 데이터센터 개발을 가속화하기 위해 NVIDIA와 협력한다. 이번 협력은 미래의 AI 워크로드가 요구하는 대규모 전력을 효율적이고 확장 가능하게 공급하기 위한, 최첨단 전력 솔루션의 개발 및 배포에 초점을 맞추고 있다.

양사의 혁신은 NVIDIA가 계획 중인 ‘1메가와트(MW) 서버 랙’을 위한 800VDC(직류) 전력 아키텍처 도입을 지원하는 데 핵심적인 역할을 할 예정이다. AI의 발전이 전력 소비의 급증으로 이어지면서, 데이터센터의 전력 분배 기술과 아키텍처 전반에 걸친 근본적인 혁신이 요구되고 있다.

AI가 ‘전기 먹는 하마’로… 전력 분배의 근본적 혁신

글로벌 데이터센터의 전력 수요는 2024년 80기가와트(GW)에서 2030년 약 220GW에 이를 것으로 예상된다. 업계(Dell ’Oro Group)는 이 기간 관련 자본 지출이 1조 달러를 초과할 것으로 전망한다. 더욱 놀라운 점은, 이러한 성장세의 약 70%가 AI 워크로드에서 발생할 것이라는 예측이다.

이러한 기가와트급 전력을 효율적으로 공급하기 위해서는 전력 분배 기술의 중대한 발전이 필수적이다.

미래의 데이터센터 전력 아키텍처는 중전압(MV) 무정전 전원 장치(UPS)와 ‘솔리드 스테이트(Solid-State)’ 전력 반도체 소자를 결합해, 서버룸에 ‘직류(DC)’ 전력을 직접 분배하는 방식으로 진화할 것이다.

800VDC와 ‘솔리드 스테이트’가 해법

ABB는 이번 협력에서 최첨단 직류(DC) 및 솔리드 스테이트 전자기기 분야의 전문성을 제공한다. 지암피에로 프리시오(Giampiero Frisio) ABB Electrification 사장은 “ABB는 차세대 데이터센터를 만들 핵심 전력 분배 기술 개발을 주도하고 있다”며, “AI의 증가하는 전력 수요를 충족시킬 UPS, DC, 솔리드 스테이트 분야의 초기 투자자였다”고 밝혔다.

그는 “NVIDIA와의 협력을 통해 차세대 AI에 필요한 고밀도 인프라를 구현할 800볼트 아키텍처로의 발전을 지원하고 있다”고 덧붙였다.

ABB는 이미 차세대 데이터센터에 필수적인 기술들을 다수 보유하고 있다. 세계 최초의 솔리드 스테이트 MV UPS인 ‘HiPerGuard’는 AI 데이터센터가 더 작은 설치 공간에서 전력 밀도와 에너지 효율을 높일 수 있도록 지원한다. 또한, 세계 최초의 IEC 인증 솔리드 스테이트 회로 차단기인 ‘SACE Infinitus’는 직류(DC) 배전 시스템을 실현 가능하게 하는 데 필요한 속도와 제어 가능성을 제공한다.

NVIDIA의 디온 해리스(Dion Harris) HPC, 클라우드 및 AI 인프라 수석 디렉터 역시 “AI 수요가 전 세계적으로 증가함에 따라 데이터센터는 효율성을 개선하고 설계를 단순화하는 새로운 전력 분배 접근 방식이 필요하다”며 양사의 협력이 800볼트 아키텍처를 향한 산업의 발전을 지원할 것이라고 강조했다.

800VDC 전력 아키텍처의 주요 이점

확장성: 동일한 데이터센터 전력 인프라를 활용해 100kW급 랙부터 1MW를 초과하는 랙까지 지원하므로, 무리 없이 확장이 가능하다.

효율성: 기존 54V 시스템 대비 엔드 투 엔드 효율이 최대 5% 향상되어 에너지 활용도가 높아진다.

구리 사용량 절감: 기존 415V AC나 480V DC 아키텍처 대비 800VDC는 데이터센터 전력 백본에서 전류, 구리 사용량, 열 손실을 크게 줄여준다.

신뢰성: 기존 IT 랙 전원공급장치(PSU)는 다운타임을 줄이기 위해 과다 설계되어야 해서, 모듈 고장에 따른 잦은 유지보수가 불가피하다. 전력 변환을 중앙 집중화하면 시스템 신뢰성이 높아지지만, VDC 시스템의 경우 고장 감지와 정비 효율이 혁신의 주요 분야로 꼽힌다. IT 랙 PSU의 공간 제약은 열 관리 문제를 유발해 비용과 장기 신뢰성 사이에서 타협이 필요하다. 전력 변환을 랙 바깥으로 이동시킴으로써 이러한 위험이 줄어든다.

미래 대응력: 1MW 랙의 요구 조건을 충족하도록 설계되었으며, 데이터센터 수요가 증가해도 더 높은 출력 랙으로 무리 없이 확장할 수 있다.

기존 아키텍처에서는 각 랙마다 별도의 AC/DC 변환장치가 필요했으나, 800VDC 시스템은 랙 내부에서 바로 DC/DC 변환을 통해 GPU 등 고성능 칩에 전원을 공급한다. 결과적으로 각 랙의 집적도가 향상되어, 동일한 면적에 더 많은 연산 자원을 수용할 수 있다