AI 데이터 센터 전력난 해결사 '고온 초전도체' 급부상

인공지능(AI) 열풍으로 인한 폭발적인 데이터 센터 수요가 전력망의 패러다임을 바꾸고 있다. 기존 전력망의 한계를 극복하기 위해 글로벌 빅테크 기업들이 '고온 초전도체(HTS)' 기술에 주목하기 시작했다.

22일(현지시각) 전기전자공학자협회(IEEE)에서 발행하는 IEEE 스펙트럼(IEEE Spectrum)에 따르면 마이크로소프트(MS)를 비롯한 주요 하이퍼스케일러(초대형 데이터센터 운영사)들은 데이터 센터의 에너지 효율을 극대화하고 좁은 공간에 더 많은 전력을 공급하기 위해 구리 전선을 대체할 고온 초전도체 기술 도입을 서두르고 있다.


현재 사용되는 구리 전선은 전류가 흐를 때 발생하는 저항으로 인해 열이 발생하고, 이 과정에서 미국 기준 연평균 약 5%의 송배전 손실이 발생한다. 반면 고온 초전도체(HTS)는 특정 온도 이하에서 전기 저항이 0이 되는 성질을 이용해 에너지 손실을 획기적으로 줄일 수 있다.

IEEE 스펙트럼에 따르면 마이크로소프트의 글로벌 인프라 총괄 책임자 알래스테어 스피어스는 "초전도체는 동일 전압에서 기존 송전선보다 10배 이상의 전력 용량을 제공한다"며 "막대한 전력을 좁은 공간에 집적해야 하는 AI 데이터 센터에 최적의 솔루션"이라고 강조했다.

마이크로소프트는 기술 선점을 위해 초전도 전력 기술 업체인 '베이어(Veir)'에 7,500만 달러(약 1,000억 원)를 투자했다. 베이어의 도체는 희토류 바륨 구리 산화물(REBCO)을 기반으로 한 HTS 테이프를 사용한다. 이는 금속 기판 위에 얇은 세라믹 초전도층을 증착한 것으로, 일반 금속보다 훨씬 높은 전류 밀도를 구현할 수 있다.

핵심은 냉각 시스템이다. HTS 케이블은 극저온 상태를 유지해야 하는데, 베이어는 풍부하고 저렴한 액체 질소를 활용한 폐쇄형 순환 시스템을 적용했다.

팀 하이델 베이어 최고경영자(CEO)는 "이미 다른 산업에서 검증된 액체 질소 취급 기술을 활용해 데이터 센터 인프라에 적합한 안정적인 솔루션을 설계하고 있다"고 IEEE 스펙트럼에 밝혔다.


희토류 소재와 냉각 설비 등으로 인해 HTS는 기존 구리선보다 비용이 많이 든다. 하지만 전문가들은 AI 데이터 센터가 이 경제적 한계를 넘어서는 '테스트 베드'가 될 것으로 보고 있다. AI 서비스로 창출되는 막대한 수익이 초기 개발 비용을 상쇄할 수 있기 때문이다.
후삼 알리사 마이크로소프트 시스템 기술 이사는 "제조 기술이 성숙함에 따라 비용과 공급 안정성이 개선되고 있다"며 "현재는 파트너사들과 함께 시스템 통합 및 위험 제거에 주력하고 있다"고 IEEE 스펙트럼에 전했다.

방산업계와 IT 업계 관계자들은 "전력 확보가 곧 AI 경쟁력인 시대에 고온 초전도체는 하이퍼스케일러들의 필수 무기가 될 것"이라며 "향후 전력 공급 제약이 큰 지역을 중심으로 HTS 도입이 급격히 확산될 전망"이라고 분석했다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com