IEEE Spectrum은 기존에는 버려지던 태양광을 AI 연산에 활용하는 태양광 기반 데이터센터를 보도했다.

수십억 달러가 데이터센터 건설에 쏟아지면서, 많은 프로젝트가 건설 자체를 넘어서는 제약에 직면하고 있다. 바로 데이터센터를 가동할 만큼의 전기를 확보하는 일이다. 샌프란시스코에 본사를 둔 Rune Energy는 기존의 접근 방식을 뒤집고 있다. 데이터센터를 짓고 계통 전력이 들어오기를 기다리는 대신, 계통이 흡수하지 못하는 잉여 전력이 있는 곳에 데이터센터를 배치한다.

이 회사의 모듈형 데이터센터는 RELIC(Renewable Energy Linked Intelligent Compute, 재생에너지 연계형 지능형 컴퓨팅)이라고 불리며, 태양광 어레이가 생산하는 직류(DC) 전기에 직접 연결된다. 각 RELIC 모듈은 자체 네트워크 장비, 냉각 시스템, 전력 전자장치, GPU를 모두 갖춘 독립형 시스템이며, 길이 약 8피트, 너비 약 2피트, 높이 약 5피트의 컨테이너에 들어 있다. 모듈 하나는 최대 100킬로와트의 전력을 끌어다 쓸 수 있고, 무게는 약 2,000파운드다.

Rune의 공동창업자이자 CEO인 William Layden은 "우리의 추정으로는 유틸리티급 태양광에서 매년 50,000기가와트시의 에너지가 낭비되고 있다"고 말한다. 태양광 발전소는 특정 시간대, 특히 발전량은 많고 수요는 상대적으로 적을 때 계통이 흡수할 수 있는 양보다 더 많은 전기를 생산할 수 있다. 이러한 발전량을 억제(커테일먼트)한다는 것은 패널이 전기를 생산할 수 있는 상황에서도 출력을 줄이는 것을 의미한다.

Rune의 공동창업자이자 CTO인 Varun Palivela는 "우리는 이미 에너지가 풍부한 미래에 살고 있다"며 "하지만 그 에너지 풍요는 시간과 공간 측면에서 활용되지 못한 채 묶여 있다"고 말한다. 그는 대형 데이터센터가 직면한 전력 제약에 대해서도 "진짜 병목이 아니라 자원 배분의 문제"라고 덧붙인다.

**직류의 이점**

발전량 억제 외에도, 장비 고장, 변환 손실, 인버터 클리핑이라는 현상을 통해 전기가 낭비된다. 인버터는 일반적으로 태양광 패널이 생산한 직류 전기를 계통으로 공급하기 위해 교류(AC)로 변환한다. 태양광 어레이가 인버터가 처리할 수 있는 양보다 더 많은 직류 전력을 생산하면, 인버터는 초과분을 잘라낸다.

Rune은 이 변환 이전의 직류 전력에 접속하기 때문에 이러한 잠재적 손실 중 일부를 피할 수 있다. 데이터센터의 에너지 수요를 연구해 온 조지아공과대학교 산업시스템공학부의 Constance Crozier 조교수는 주된 이점이 이 변환 단계를 없애는 데서 나오지는 않을 것이라고 말한다. 그는 "직류-교류 변환은 보통 95~97퍼센트로 상당히 효율적이어서, 효율 절감 효과가 특별히 클 것이라고는 기대하지 않는다"며 "주된 이점은 부품 비용 절감일 것으로 본다"고 말한다.

Rune은 태양광 발전소 소유주들과 전력구매계약(PPA)을 체결해 전기를 직접 사들인다. 이는 태양광 시설이 그렇지 않으면 사용되지 않았을 전력에 대해서도 수익을 얻게 해준다. Palivela는 유틸리티급 태양광의 표준 전압이 약 1500볼트라고 말한다. Rune의 기술은 직류를 교류로 바꾸기 위한 인버터가 필요하지 않지만, 전압을 더 낮은 범위로 낮추기 위해 직류-직류 컨버터는 사용한다. Layden은 "GPU가 전력을 소비할 수 있도록 전력을 조정된 상태로 만들어야 한다"고 말한다.

**모듈형 접근 방식**

Layden은 Rune이 건설회사가 아니라 제품 회사라는 점을 강조한다. RELIC 모듈은 캘리포니아주 마운틴뷰에 있는 Rune의 시설에서 제조되며, 태양광 발전소에 도착하면 초고속으로 간단하게 설치되도록 설계되어 있다. Layden은 "말 그대로 전선 두 가닥을 가져다 직류 링크에 꽂으면 끝이다"라고 말한다. 그는 Rune이 최근 일주일 안에 데이터센터를 가동해 달라는 요청을 이행했다고도 덧붙인다. 그는 "우리는 그것을 해낼 수 있었다"며 "우리는 가장 빠른 컴퓨팅 제공 시간을 자랑한다"고 말한다.

이 모듈형 설계는 기존 데이터센터가 직면한 공급망 병목 일부를 우회하기도 한다. 전통적인 시설은 대형 변압기, 배전반, 냉각 시스템 및 기타 특수 전기 장비가 필요하며, 이 중 일부는 조달에 수개월 또는 수년이 걸릴 수 있다.

RELIC 모듈 하나에는 Nvidia B300 GPU 128개에서 2,000개 이상까지 들어갈 수 있으며, 여러 모듈을 상호 연결해 대규모 GPU 네트워크를 구성할 수도 있다. Palivela는 "[Rune과 기존 데이터센터의 차이는] 변압기와 배전반에 연결된 중앙 집중식 건물에 있지 않다는 점뿐이다"라며 "우리는 이를 추론(인퍼런스) 고객과 최첨단 모델에 대한 소규모 학습 또는 미세조정(파인튜닝) 작업을 하는 고객에게 판매한다"고 말한다.

Rune의 접근 방식은 데이터센터 운영사들이 계통에 의존하기보다 발전원에 직접 연결하는, 이른바 계량기 뒤편(behind the meter) 전략을 확대하려는 더 넓은 움직임의 일부다. 데이터센터들이 새로운 계통 연결을 확보하기 어려워지면서 이 전략이 주목받고 있으며, 기업들은 원자력 발전소, 천연가스 발전기 및 기타 전원과의 직접 연결을 모색하고 있다.

**해가 나지 않을 때**

Rune 기술의 핵심 질문은 태양광 전력의 간헐성, 즉 며칠 연속 흐릴 때 어떻게 되느냐는 것이다. Layden은 "RELIC 단위에 배터리를 통합해, 24시간 365일 항상 컴퓨팅이 가능하도록 하고 있다"고 말한다.

Crozier는 특히 Rune 모듈에 백업 계통 연결이 없다는 점을 고려할 때, 이러한 배터리의 규모를 올바르게 정하는 것이 핵심이라고 말한다. 그는 "야간과 흐린 날의 운전에 충분한 에너지를 저장할 수 있도록 배터리 용량을 정하고, '햇빛이 좋은' 날에는 이 배터리를 채울 만큼 충분한 태양광 전력을 생산해야 한다"고 말한다. 이는 언제든 사용 가능한 전력 중 일부가 컴퓨팅에 직접 쓰이기보다 배터리 충전에 쓰인다는 것을 의미한다.

Rune은 최적의 데이터센터 및 배터리 규모를 정하기 위해 광범위한 모델링을 한다. 과거 데이터를 활용해 각 부지에서 다양한 조건에 따라 얼마나 많은 전력이 확보될 가능성이 있는지 추정한다. 현재 부지는 캘리포니아, 텍사스, 매사추세츠에 있다.

Crozier는 "배터리를 데이터센터와 함께 배치하면 훨씬 더 큰 유연성을 얻을 수 있으며, 특히 발전원과 짝을 이루면 더욱 그렇다"고 말한다. "이렇게 하면 데이터센터는 운영 방식을 바꾸지 않고도 부하의 일부를 계통에서 덜어낼 수 있다."

Rune은 향후 12개월 동안 컴퓨팅 용량을 100메가와트 규모로 확대할 계획이다.