[AI 시대 電力이 국력]⑬MS도 실패했던 수중 데이터센터, 현실로 만든다

냉각 비용 줄여…전기 소비·탄소 배출 저감
수심 30m 한달간 체류 가능한 시설 구축 중
향후 10만대 규모 하이퍼스케일 구축 계획도

한국형 해저공간 플랫폼 외관 영상. 한국해양과학기술원 제공

전력 소모가 많은 데이터센터를 차가운 바닷속에 넣자는 구상이 이어지고 있다. 연구에 따르면 수중 데이터센터는 바닷물로 열을 식히기 때문에 육상 데이터센터 대비 전력 사용을 50% 이상 줄일 수 있다. 탄소 배출은 12% 감축할 수 있어 친환경적이다.

이미 미국 마이크로소프트(MS)와 중국에선 시도를 했고 우리나라도 국가 연구개발(R&D) 프로젝트로 진행 중이다. 수심 30m에서 사람이 한 달 동안 실제 체류하고 연구할 수 있는 모듈형 수중 구조물을 설치하는데, 그중 하나가 데이터센터다. 2022년부터 해당 프로젝트를 맡고 있는 한택희 한국해양과학기술원 책임연구원의 인터뷰를 통해 수중 데이터센터의 경제성과 R&D 진행 경과에 대해 살펴봤다.

-수중 데이터센터가 왜 필요한가.

▲데이터센터 안에 있는 통신, 전산 서버에서 발생하는 열을 냉각하는 데 엄청난 전력을 필요로 한다. 데이터센터 전체 소비전력 중 38%가 냉각시스템을 가동하는 데 쓰인다. 냉각시스템을 가동할 때 사용되는 물(냉각수)과 탄소 배출량도 늘어나고 있다. 냉각 비용을 줄이기 위해 메타는 북극과 가까운 스웨덴 룰레오에, 네이버(NAVER)는 강원도 춘천에 데이터센터를 지었다. 자연스럽게 에너지 효율성을 높인 친환경 데이터센터의 필요성이 높아진 것이다.

한국형 해저공간 플랫폼 내부 가상도. 한국해양과학기술원 제공

-MS의 수중 데이터센터는 어떻게 됐나.

▲차가운 바닷물을 사용해서 IT 기기의 열을 식히는 해저 데이터센터는 MS가 가장 처음 고안했다. MS는 2015년에 무인 운영 방식의 해저 데이터센터 실증 1단계를 미국 태평양 연안에서 진행했다. 2018년부터 2020년까지는 아일랜드 오크니 제도에서 2단계 실증을 수행했다. 두 차례 실증을 통해 육상 데이터센터보다 수중 데이터센터의 고장률이 8분의 1가량 감소한다는 걸 발견했다. 다만 파이프로 바닷물을 빨아들여 냉각하는 과정에서 문제가 생긴 것으로 알고 있다. 파이프 내부에 이물질이 생기면서 냉각 성능이 떨어지고 데이터센터 본체에도 따개비가 붙으면서 열효율이 감소했다. MS는 2차 실증 이후로 수중 데이터센터에 대한 연구를 중단한 것으로 보인다.

-중국의 수중 데이터센터는 성과가 있었나.

▲중국의 데이터센터 기업 하이랜더(Highlander)도 2023년 최초의 상업용 수중 데이터센터를 제작해 하이난섬 근처에 설치했다. 데이터센터의 에너지 효율성을 측정하는 지표로 PUE(Power Usage Effectiveness)를 쓰는데 모든 전력이 100% 센터 내부에 있는 IT 장비에 쓰일 때 PUE 값은 1.0이다. 하이랜더의 수중 데이터센터의 PUE는 1.1 미만으로 에너지 효율성을 크게 높인 것으로 전해진다. 2021년 전 세계 데이터센터의 평균 PUE 값은 1.57이다. 최근 현지 보도에 따르면 이 데이터센터는 3만대의 고사양 게임용 PC에 해당되는 시설로서, 1년 분량의 표준 컴퓨터 연산을 1초 만에 수행할 수 있다고 한다. 딥시크는 이 시설을 활용해 인공지능(AI) 어시스턴트 서비스를 강화했으며 통신사, AI 기업 등 10여개 사도 실제로 사용하고 있다고 한다.

2020년 마이크로소프트(MS)가 자사의 수중 데이터센터를 물밖으로 꺼내고 있는 모습. 연구진은 2년동안 데이터센터 서버의 성능과 안정성을 테스트하고 모니터링했다. MS 공식홈페이지

-국내 수중 데이터센터 연구는 얼마나 진행됐나.

▲수중 데이터센터를 지을 터는 울산 울주군 서생면 신리항 1200m 인근 앞바다로 정했다. 어업권이 소실된 곳이라 민원 발생의 우려가 없다. 파이프가 막히지 않도록 바닷물이 아닌 특수 냉매를 이용하기로 했다. 외관을 만들 때 녹이 생기지 않고 따개비가 붙지 않는 도료를 사용할 것이다. 수중 데이터센터의 방열 성능을 따져보니 겨울철 울산 지역에 설치한 효과와 유사하다는 사실을 알게 됐다. 이에 따른 탄소 저감 효율은 12.2%로 나타났다. IT 기기에서 나오는 열을 식히는 데 적합한 파이프 길이와 두께 그리고 어느 정도 유속이 적절한지에 대한 실험을 진행했다. 수중 데이터센터에 따른 해수 온도 상승을 염려하지 않아도 된다는 실험 결과도 도출했다. 설계는 모두 마쳤고 올해 말에 실물 제작을 위한 발주에 돌입할 예정이다. 특히 데이터센터 모듈 기술 개발이 완료되면 대형 데이터센터 단지 구축 연구에도 나설 계획이다.

-대형 데이터센터 단지 구축 연구에 관해 설명해달라.

▲수중에 서버 10만대 규모의 하이퍼스케일 데이터센터 단지를 만드는 대형 프로젝트다. 컨테이너 박스 정도 크기(지름 5m·길이 10m)의 원통형 데이터센터가 105개 필요하다. 총사업비는 1130억원 정도로 추정되며 민간 투자가 필수적이다. 12만대의 서버를 보유한 카카오안산 데이터센터가 공사비 1436억원이 든 것과 비교하면 공사비를 약 20% 줄일 수 있어 수중 데이터센터 경제성이 부각될 것으로 기대된다.

김보경 기자 bkly477@asiae.co.kr