[IT] AI 데이터 센터에 대한 입문서, 2부: 에너지 from EricFlaningam

AI 데이터센터의 여러 병목 현상 중 에너지가 가장 중요하면서도 해결이 가장 어려운 문제일 수 있습니다. 데이터센터 에너지 소비에 대한 추정이 사실로 밝혀지면(또는 사실에 가까워지면) 현재의 에너지 인프라로는 이러한 수요를 감당할 수 없게 될 것입니다.

AI 붐이 일어나기 전에는 데이터센터 전력 소비가 지속적으로 증가할 것으로 예상되었습니다. 컴퓨팅 수요는 계속 증가할 것이고 데이터센터도 그 수요를 충족하기 위해 성장할 것입니다.

하지만 AI와 전력 소모가 많은 아키텍처가 추가되면서 예상치는 더 높아졌습니다!

안타깝게도 에너지 용량을 빠르게 늘릴 수 있는 쉬운 방법은 없습니다. 데이터 센터에는 온그리드 에너지와 오프그리드 에너지의 두 가지 옵션이 있습니다. 온그리드 에너지는 전력망을 통과하여 유틸리티에 의해 공급됩니다. 오프 그리드 에너지(또는 “계량기 뒤”)는 현장 태양열, 풍력, 배터리 등 전력망을 우회합니다. 또는 2.5GW 원자력 발전소 옆에 GW 데이터 센터를 건설하는 것도 가능합니다!

온그리드 에너지의 문제점은 그리드 용량을 확장하는 데 걸리는 시간입니다. 아래에서 요청부터 상업적 운영까지 걸리는 전송 대기 시간을 확인할 수 있습니다. (이는 에너지원이 송전 용량을 신청한 후 실제 사용되기까지 걸리는 시간을 의미합니다.)

따라서 데이터센터는 불가피하게 오프그리드 에너지에 의존해야 합니다. 오프그리드 전력은 그리드 전력보다 안정성이 떨어지고 최종 사용자가 관리해야 하는 작업도 더 많기 때문에 좋은 솔루션은 아닙니다.

에너지 수요를 해결할 수 있는 명확한 옵션이 없는 상황에서 필요한 에너지 수요를 충족하려면 다음과 같은 요소들을 조합해야 할 것으로 생각됩니다:

1. 오프-그리드 발전

2. 원자력

3. 장기 에너지 저장(배터리)

4. 전력이 있는 곳에 구축

5. 그리드 최적화 기술

이는 정책 개혁과 같은 여러 가지 솔루션 중 일부에 불과합니다. 에너지 시장, 데이터 센터 에너지 수요, 그리고 이러한 수요를 해결할 수 있는 잠재적 기회에 대해 자세히 살펴봅시다.

1. 전기 가치 사슬 - 전력을 얻는 방법

이 섹션은 에너지 산업에 대한 입문서라고 생각하시고, 이미 이 과정에 익숙하다면 건너뛰셔도 좋습니다. [에너지 시장을 처음 접하는 분들을 위해 잠시만 기다려주세요.]

에너지 공급망은 크게 다음과 같이 나눌 수 있습니다:

1. 공급원 - 화석 연료, 재생 에너지, 원자력은 에너지로 전환할 수 있는 원료를 제공합니다.

2. 발전 - 발전소는 화석 연료나 핵 물질을 전기로 바꾸며, 재생 에너지의 경우 발전원과 훨씬 가까운 곳에서 이 과정이 이루어집니다.

3. 송전 - 전기는 목적지에 가까운 고압선을 통해 송전됩니다.

4. 유틸리티/배전 - 유틸리티는 최종 사용자에게 에너지가 배분되는 과정을 관리합니다.

“그리드"는 발전소에서 최종 사용자에게 에너지를 전송하는 인프라를 의미합니다. 이는 송전선, 인터커넥트, 변전소 및 전력선으로 구성됩니다.

과거에는 수직적으로 통합된 유틸리티 회사가 이 프로세스의 각 단계를 소유했습니다. 하지만 최근 수십 년 동안 이 과정은 더욱 세분화되었습니다.

전력회사는 여전히 최종 사용자에게 배전을 관리하지만(즉, 소비자는 전력회사에 전기 요금을 지불합니다), 전력회사만이 전력 생산자는 아닙니다. 에너지의 약 60%는 유틸리티 회사가 생산하고, 나머지 40%는 독립 전력 생산업체가 생산합니다. 그런 다음 이 에너지는 수요와 공급에 따라 '에너지 시장'을 통해 판매됩니다:

이러한 에너지는 “독립 시스템 운영자” 또는 ISO(RTO라고도 함)가 관리하는 고압 송전선을 통해 전송됩니다.

그 예로 북부 버지니아 지역의 에너지 전송을 관리하는 PJM Interconnect를 들 수 있습니다:

PJM의 송전 시스템 또는 그리드는 13개 주와 컬럼비아 특별구 전역의 소비자와 발전원을 연결합니다. PJM은 전력망의 신뢰성을 관리하고, 발전량을 분배하며, 도매 전력의 이동을 조정합니다. PJM의 송전 시스템은 소비자가 저렴한 비용으로 안정적인 전력을 이용할 수 있도록 지원합니다.

미국 전력망의 약 ⅔는 ISO가 관리하고, ⅓은 유틸리티가 관리합니다. 송전 시스템 지도는 여기에 나와 있습니다: