MS, 차세대 AI 데이터센터 설계 공개…냉각수 증발 '제로' 구현

AI 반도체의 발열이 갈수록 심각해지면서 데이터센터의 막대한 물 소비는 전 세계적인 골칫거리가 됐다. 특히 물 부족을 겪는 지역에서 대규모 냉각수를 증발시키는 데이터센터는 지역 사회의 거센 반발을 사기 일쑤였다.

마이크로소프트가 이에 대한 정면 해법을 내놨다. AI 워크로드에 최적화된 차세대 데이터센터 설계를 공개하며, 서버 냉각 과정에서 물 증발을 완전히 없애는 방식을 채택했다고 밝혔다. 이 설계를 적용하면 단일 사이트당 연간 1억 2,500만 리터 이상의 물을 아낄 수 있다.

물을 밖으로 증발시키지 않는 밀폐 루프

전통적인 데이터센터는 전력 소모를 줄이기 위해 물을 증발시켜 열을 식히는 방식을 주로 썼다. 사람이 땀을 흘려 체온을 낮추는 것과 같지만, 그만큼 신선한 물을 끊임없이 공급받아 날려 보내야 했다.

마이크로소프트의 새 설계는 증발 방식을 버리고 칩 레벨의 밀폐 순환식 액체 냉각을 택했다.

건설 단계에서 한 번 물을 채워 밀폐 루프를 구성하면, 서버와 냉동기 사이를 물이 계속 순환하며 열을 식힌다. 냉각수가 외부로 증발하지 않아 신선한 물을 추가로 끌어다 쓸 필요가 전혀 없다. 화장실이나 탕비실 같은 행정용 생활용수는 여전히 쓰이지만, 전체 소비의 대부분을 차지하던 냉각용 물 증발은 제로가 된다.

수자원 이용 효율을 나타내는 WUE 지표에서도 변화가 두드러진다. 2024 회계연도 기준 마이크로소프트 데이터센터의 평균 WUE는 0.30 L/kWh로 2021년 대비 39% 개선됐고, 1세대 데이터센터보다는 80% 줄었다. 증발 제로 기술이 도입된 사이트는 냉각 부문 WUE가 거의 0에 수렴하게 된다.

물론 공짜 점심은 없다. 증발 냉각을 기계식 냉각으로 대체하면 전력 효율(PUE)은 다소 희생되기 마련이다. 마이크로소프트는 칩 레벨 냉각 기술을 통해 기존보다 더 높은 수온에서도 냉각이 가능하도록 만들고 고효율 칠러를 조합해 전력 소모 증가를 최소한의 명목상 수준으로 통제하겠다고 설명했다.

2024년 8월부터 표준 적용, 2027년 말 가동

단순한 미래 구상에 그치지 않는다. 마이크로소프트는 이미 2024년 8월부터 새로 설계하는 모든 데이터센터에 이 차세대 냉각 기술을 기본 표준으로 전면 적용했다.

일정표도 구체적이다. 2026년 애리조나주 피닉스와 위스콘신주 마운트 플레전트 프로젝트에서 파일럿 가동에 들어가며, 이 설계를 기반으로 지어지는 신규 사이트들은 2027년 말부터 본격 가동될 예정이다.

기존 시설의 경우 공랭식과 수랭식을 병행하면서 텍사스, 워싱턴, 캘리포니아, 싱가포르 등지에서 재처리수와 중수도 활용을 계속 늘려갈 방침이다.

왜 중요한가

AI 인프라 경쟁은 이제 칩 확보를 넘어 전력망과 수자원 확보를 둘러싼 현장 정치의 영역으로 번졌다. 지역 주민들이 데이터센터 신설을 반대하는 가장 큰 이유가 바로 물 부족 문제였던 만큼, 냉각수 증발 제로 선언은 부지 확보와 인허가 과정에서 강력한 지렛대가 될 수 있다.

기술적 관점에서도 칩 레벨 밀폐형 액체 냉각으로의 전환은 영리하고 불가피한 수순으로 보인다. 앞으로 등장할 차세대 고발열 가속기들은 기존 공랭이나 단순 개방형 수랭으로는 감당하기 어려운 한계에 부딪히기 때문이다.

다만 물을 아끼는 대가로 전력 소모가 조금이라도 늘어난다는 점은 숙제다. 이미 미국 전역의 전력망이 AI 수요로 한계에 달한 상황에서 이 미세한 전력 증가가 어떤 파장을 부를지는 지켜볼 대목이다. 물과 전력 사이의 저울질에서 마이크로소프트의 이번 승부수가 경쟁 클라우드 업체들까지 밀폐 액랭으로 끌어당길지 주목된다.