전력 부족에 항공기 엔진까지
미국 데이터센터들이 심각한 전력난에 직면했습니다. AI 서버 수요가 폭증하면서 기존 전력망으로는 감당하기 어려운 상황이 된 건데요. 이에 데이터센터 업계는 퇴역 항공기 제트엔진을 개조한 가스터빈 발전기를 긴급 투입하고 있습니다. 새 변전소 건설에는 5년 이상이 소요되는 반면, 제트엔진 발전기는 '이동식 발전소' 형태로 빠르게 전력을 공급할 수 있기 때문입니다.
텍사스주에서는 이미 GE의 항공기 엔진을 개조한 에어로파생형 터빈이 가동 중입니다. 프로에너지와 미쓰비시파워가 개발한 이 발전기는 최대 48MW의 전력을 공급할 수 있는데, 이는 약 3만 가구가 동시에 사용할 수 있는 규모입니다. 오픈AI 모회사도 텍사스주 애빌린 인근에 LM2500XPRESS 발전기 30기를 설치 중이며, 각 발전기는 서버를 10분 이내에 냉시동할 수 있는 속도를 자랑합니다.
효율성과 환경 문제의 딜레마
제트엔진 발전기는 신속한 가동이 가능하다는 장점이 있지만, 여러 가지 한계도 명확합니다. 복합화력 발전소에 비해 효율이 떨어지고 연료 소비가 많다는 점이 대표적입니다. 디젤이나 LNG를 트럭으로 공급받아 가동해야 하며, 질소산화물 배출 기준을 맞추기 위한 추가 장치도 필요하죠. 업계 관계자들은 AI 인프라 확충 속도가 기존 전력 인프라를 압도하면서 '지속가능성'보다 '즉시 가동'이 우선시되는 상황이라고 지적합니다.
이러한 임시 발전 방식은 환경 규모가 강화되는 흐름과도 상충되는 부분이 있습니다. 하지만 데이터센터 운영자들에게는 당장의 전력 공급이 더 시급한 현실 문제인 셈입니다.
800V 시대, 차세대 반도체의 부상
한편 엔비디아의 800V AI 서버 선언은 전력 반도체 시장에 새로운 변화를 일으키고 있습니다. 차세대 AI 시스템을 지원하기 위해 질화갈륨(GaN) 기반 전력 반도체가 주목받고 있는데요. GaN은 기존 실리콘(Si)과 실리콘 카바이드(SiC)의 아성에 도전하며 초고속 스위칭과 비용 절감의 강점을 내세우고 있습니다.
AI 서버는 실시간으로 변동하는 AI 모델의 연산을 위해 정밀한 전압 조정을 요구하는데, GaN의 빠른 스위칭 속도가 이러한 요구 조건을 충족시키는 데 특히 유리합니다. 인피니언, ST마이크로일렉트로닉스 등 글로벌 반도체 기업들이 GaN 기술 개발에 적극적으로 참여하면서 AI 서버뿐만 아니라 자동차, 산업 자동화 분야로의 적용도 확대될 것으로 예상됩니다.
전력 효율화를 위한 기술 경쟁
현재 800V AI 서버 전원공급장치용 전력 반도체 솔루션은 주로 GaN과 SiC의 장점을 결합한 '3-in-1' 방식이 채택되고 있습니다. 무라타파워솔루션즈는 로옴의 GaN HEMT를 채택하여 AI 서버용 전원공급장치의 효율과 소형화를 동시에 달성한 사례도 있습니다. AI 서버 설계 트렌드에 따라 전력 밀도 극대화가 중요해짐에 따라 GaN의 역할은 더욱 중요해질 전망입니다.
전문가들은 제트엔진 발전기 같은 임시 해결책과 GaN 같은 기술적 진보가 병행되고 있는 현상에 주목합니다. 단기적으로는 빠른 전력 공급이 필요하지만, 장기적으로는 에너지 효율성을 높이는 기술 개발이 더 근본적인 해결책이 될 수 있다는 겁니다. AI 산업의 급속한 성장이 에너지 인프라와 기술 발전에 어떤 영향을 미칠지 지켜볼 필요가 있습니다.