AI 데이터센터 발열 잡고 30% 전력 절감…LG전자, 열관리 솔루션 강화

AI 산업 성장으로 데이터센터의 전력 사용량이 빠르게 늘면서 냉각 기술이 차세대 인프라 경쟁력의 핵심 요소로 부상하고 있다. 이러한 가운데 LG전자가 AI 데이터센터 시장을 겨냥해 차세대 열관리 솔루션 사업을 강화하고 있다.

문강석 LG전자 책임연구원은 23일 서울 여의도 전경련회관에서 열린 ‘데이터센터 및 B-ESS 소재 기술세미나’에서 연사로 나서 ‘데이터센터용 ESS 냉각 시스템 최적화 및 ESS용 배터리 열폭주와 방열 전략’을 주제로 발표했다.

데이터센터 전체 소비 전력의 40~50%는 냉각에 쓰인다. 전력비 절감과 인프라 안정성을 확보하기 위해선 냉각 효율을 개선하는 것이 중요한 과제다.

그러나 기존의 공조 방식은 한계에 부딪혔다. 바닥에서 찬 공기를 공급하고 천장으로 더운 공기를 배출하는 방식인데, 냉방 효율이 30~50%까지 떨어진다. ‘랙(Rack)’별 온도 편차로 인해 특정 구역의 온도가 치솟는 ‘핫스팟’ 현상도 고질적인 문제로 꼽힌다. 이 방식이 감당하는 랙당 전력 밀도는 15~30킬로와트(kW)에 그친다.

이에 따라 찬 공기와 더운 공기 흐름을 물리적으로 분리하는 ‘컨테인먼트’ 방식이 확산하고 있다. 찬 공기 통로를 밀폐하는 ‘콜드 아일 컨테인먼트(CAC)’는 공급 온도를 19도 안팎으로 안정적으로 유지하고 기존 설비에 적용하기 쉽다. 더운 공기를 밀폐해 천장 덕트로 회수하는 ‘핫 아일 컨테인먼트(HAC)’는 열 발생이 집중된 구간에 유리하다. 또한 열이 나는 부분에 냉각된 공기가 지나가지 않는 우회(Bypass) 문제도 차단할 수 있다. 문 책임연구원은 “공기의 우회 흐름과 불필요한 냉기 손실을 차단해 에너지를 최적화하면 기존 대비 30% 이상의 전력을 절감할 수 있다”라고 설명했다.

AI 데이터센터는 연산과 추론을 동시에 수행해 순간적인 부하 변동도 커지고 있다. 냉각 시스템에도 AI 기반 운영 최적화가 도입되는 이유다. 외기 온도가 낮을 때 칠러를 거치지 않고 냉기를 직접 활용하는 ‘프리쿨링’도 확산하고 있다. 금융권 데이터센터는 지연 시간에 민감해 검증된 컨테인먼트 방식을 우선 도입하는 추세다.

LG전자는 냉각수분배장치(CDU), 초대형 냉동기 칠러 등 AI 데이터센터 열관리 솔루션을 중심으로 냉난방공조(HVAC) 사업을 확장하고 있다. 문 책임연구원은 “현재 데이터센터에 액체 냉각은 아직 초기 도입 단계이며, 대부분 공랭식”이라며 “엔비디아에 인증을 받은 액체냉각방식은 서버랙 직접 냉각(D2C) 방식”이라고 말했다.

아울러 모듈형 방식 도입도 검토하고 있다. 공장에서 전력과 냉각, 서버 등을 하나의 모듈로 제작한 뒤 현장에서 조립하는 방식으로, 구축 기간을 단축할 수 있다는 장점이 있다. 그는 “데이터센터를 짓는 데 보통 3~5년 정도 걸리기 때문에 많은 회사들이 비즈니스 모델로 모듈형 방식을 살펴보고 있다”라며 “LG전자도 모듈형 방식 도입을 내부적으로 검토하고 있다”라고 전했다.

김은빈 기자 eunbeen1123@kukinews.com