데이터센터 증가로 인한 물소비량 문제가 빅테크 기업의 주요 고민으로 떠올랐습니다. 데이터센터의 열을 식히는데 다량의 냉각수가 사용되기 때문입니다.

이 가운데 세계 최대 소프트웨어 기업 마이크로소프트(MS)가 데이터센터의 냉각수를 100% 재활용하는 데이터센터 설계를 도입했다고 지난 9일(이하 현지시각) 밝혔습니다.

이른바 ‘제로워터 냉각(Zero Water For Cooling)’ 데이터센터입니다.

MS는 2026년부터 건설되는 일부 신규 데이터센터에 제로워터 냉각 시스템을 시범적으로 적용한다는 계획입니다.

시범 적용 대상으로는 미국 애리조나주 피닉스와 위스콘신주 마운트플레전트의 신규 데이터센터가 언급됐습니다. 본격 가동은 2027년 후반기로 예정돼 있습니다.

현재 MS를 포함한 데이터센터는 증발식 냉각 시스템을 사용합니다. 물의 증발열을 이용해 저절로 냉각되는 원리를 사용합니다. 전력소비량은 낮은 반면, 물소비량은 높습니다.

이에 데이터센터 내 물 재활용의 필요성이 커졌습니다.

그 일환으로 냉각수 100% 재활용 시스템을 채택했다는 것이 MS의 설명입니다.

그 결과, MS는 자사의 제로워터 냉각 데이터센터가 1곳당 연간 1억 2,500만 리터의 물소비량을 절감할 것으로 추산합니다.

모든 냉각수는 클로즈드루프(Closed-Loop) 시스템을 통해 재활용됩니다. 단, 화장실·주방 등 기타 운영에서 소비된 물은 재활용 시스템에서 제외됩니다.

신규 냉각 방식의 핵심은 MS가 개발한 칩 단위 냉각 방식에 있습니다. 여기서 칩은 데이터센터 서비의 계산 및 데이터 처리를 위해 설계된 장치입니다. MS는 칩을 직접 냉각하는데 최적화된 차세대 데이터센터 설계라고 설명합니다.

쉽게 말해, 매번 데이터센터 전체를 냉각하는 대신 각 AI 칩 단위로 필요한 만큼만 냉각을 가동한단 뜻입니다. 그 덕분에 물소비량을 크게 줄일 수 있습니다.

이를 위해 MS는 새로운 열 관리 방법과 서버·선반 설계를 재구성했습니다.

에너지소비량 절감을 위한 조치도 통합됐습니다. 데이터 내 냉각수를 재활용할 경우 증발식 대비 상당량의 에너지소비량 증가가 동반되기 때문입니다.

이를 완화하기 위해 MS는 이전 대비 고온에서도 냉각이 가능한 방식을 채택했습니다. 냉각 후 열을 흡수해 온도가 올라간 물을 재냉각하는데 드는 에너지를 줄이는 효과가 있습니다.

그 결과, 신규 냉각 방식을 채택하면 물소비효율성(WUE)을 거의 0으로 줄일 수 있단 것이 MS의 분석입니다. 가습·냉각을 위한 연간 총물소비량을 데이터센터 장비의 총에너지소비량으로 나눈 지표입니다.

2023년 기준 MS 데이터센터의 평균 물소비효율성은 0.30L/kWh(킬로와트시)였습니다. MS는 앞으로 신규 냉각 방식이 확대 도입되면서 MS 전체 데이터센터의 물소비효율성을 낮추는데 도움이 될 것이라고 기대를 나타냈습니다.

단, 신규 냉각 방식의 도입으로 연간 에너지소비량은 소폭 증가할 것으로 MS는 추산합니다.

기존 증발식 데이터센터와 달리 재활용을 위한 추가적인 에너지소비가 불가결하기 때문입니다. 이에 전력소비 감소를 위해 더욱 집중적인 냉각을 위한 추가 혁신을 개발 중이라고 MS는 덧붙였습니다.

MS는 향후 칩 내부에 액체 냉각 시스템을 통합하는 기술도 적용할 계획입니다. 이른바 ‘마이크로유체 냉각 기술’로 알려졌습니다. 자세한 내용은 아직 공개되지 않았습니다.

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