Utility Dive는 AI 붐으로 디젤 발전기가 비상용 전원에서 일상적 사용으로 전환될 수 있으며, 정책 입안자들이 이러한 역할을 간과할 경우 인근 주민들의 대기오염과 소음이 늘어날 수 있다고 주장했다.

앤토니오 배클릭은 철-나트륨 배터리 기술을 개발하는 Inlyte Energy의 CEO입니다. 벤 카운은 Inlyte의 최고상업책임자(CCO)이며, 존 웰링호프는 미국 연방에너지규제위원회(FERC)의 전 위원장이자 Inlyte 자문위원회 위원입니다.

10월, 발전기들이 정비를 위해 가동을 중단하는 전력망의 비수기임에도, 이례적인 가을 더위가 찾아오자 미국 에너지부(DOE)는 PJM Interconnection의 요청에 따라 정전을 막기 위한 비상 명령을 발령했습니다. 이번 사건은 데이터센터발 수요 증가로 전력망이 받는 압박이 점점 커지고 있다는 또 하나의 신호입니다.

그러나 10월 13일부터 16일까지의 이번 사건은 전력망이 부담을 받을 때 점점 더 의존하게 되는 또 다른 임시방편도 드러냈습니다. 데이터센터 인근 주민들에게는 반갑지 않은 소식일 수 있는데, 바로 비상용 백업으로 설치된 디젤 발전기입니다. 올해 초 Winter Storm Fern 당시 내려진 것과 같은 유형의 명령에 따라, DOE의 202(c) 명령은 PJM이 데이터센터 같은 대형 부하에 설치된 백업 발전 설비를 가동하도록 지시할 수 있도록 허용했습니다. 올해 7월 2일, 중부대서양 지역을 강렬한 여름 열돔이 뒤덮었을 때 PJM은 제한 없는 수요 기준 역대 최고치인 168GW를 기록했습니다. 버지니아 북부의 '데이터센터 얼리(Data Center Alley)'에서 전력회사 임원들은 시스템 공급을 유지하기 위해 데이터센터에 설치된 방대한 백업 발전기 군을 가동해야 하는 상황까지 몇 분 차이로 다가갔다고 말했습니다.

이는 주목할 만한 변화입니다. 수십 년 동안 이 백업 발전기의 역할은 단순했습니다. 전력망이 끊기면 데이터센터를 계속 돌리는 것이었습니다. 이제 전력 수요가 수십 년 만에 가장 빠르게 증가하고 극한 기상이 전력망을 점점 더 시험하면서, 발전기 자체가 잠재적인 전력 설비 공급원으로 여겨지기 시작했습니다.

이는 편의적으로 보일 수 있습니다. 하지만 이런 변화는 지난주 중간선거 결과에서 드러난 데이터센터에 대한 대중의 반발과 동시에 일어나고 있으며, 이는 각 주가 데이터센터에 규제 요건을 부과하도록 만들고 있습니다. 9월에만 버지니아, 매사추세츠, 메릴랜드, 캘리포니아에서 데이터센터 관련 신규 규정이 서명되었습니다. 정책 입안자와 규제 당국이 전력망이 부담을 받는 시기에 무슨 일이 일어날 가능성이 큰지 주목하지 않는다면, 디젤에 대한 의존도 증가가 결국 미국 전력망의 기본값이 될 수도 있습니다.

**디젤에 기대는 파우스트적 거래**

대규모 계량기 뒤편(behind-the-meter) 디젤 발전기 군의 존재는 AI 붐이 낳은 새로운 현상입니다. 현대의 하이퍼스케일 데이터센터는 더 이상 단순한 대형 전력 소비자가 아닙니다. 그 전기 인프라는 변전소, 사설 배전망, 정교한 전력전자 장치, 그리고 막대한 규모의 백업 발전 설비를 갖춘 소도시와 비슷할 수 있습니다. 순간적인 정전조차 엄청난 비용을 초래할 수 있기 때문에, 데이터센터는 대규모 전력망 장애 중에도 운영을 유지할 수 있을 만큼 충분한 백업 용량을 설치합니다.

디젤 발전기는 검증되었고 신뢰성이 높으며 비교적 소형이기 때문에 기본 선택지가 되어 왔습니다. 디젤 연료는 에너지 밀도가 매우 높고 현장에 보관할 수도 있습니다. 하지만 이 발전기들은 대부분의 시간 동안 유휴 상태로 있다가 비상시에만 가동되도록 설계되었습니다.

급격한 부하 증가가 이 계산법을 바꾸고 있습니다. 새로운 발전 설비와 송전망은 허가와 건설에 수년이 걸리는 반면, 거대한 신규 데이터센터 부하는 훨씬 빠르게 들어올 수 있습니다. 전력망의 공급 능력이 부족한 시기에는 수천 대의 유휴 디젤 발전기가 거부하기 어려운 자원처럼 보일 수 있습니다.

연방 비상 권한은 이미 심각한 전력망 부담 시기에 이러한 백업 발전을 활용하는 데 쓰였습니다. 1월, DOE는 전력 운영자들이 대형 시설에 있는 유휴 백업 발전 설비 최대 35GW를 활용하도록 승인했습니다. 유사한 권한은 올해 13차례 발동되었으며, 그중 7차례는 PJM에서였습니다.

위험은 비상 예외 조치가 일상적인 운영 모델이 되는 것입니다. 정책 입안자와 전력회사가 데이터센터 디젤 발전기를 설비 공급원으로 계산에 넣기 시작하면, 동일한 신뢰성 서비스를 제공할 수 있는 더 깨끗한 자원을 개발할 유인은 줄어들게 됩니다.

이는 지역사회에 대가를 치르게 합니다. 디젤 발전기는 질소산화물, 미세먼지 및 기타 오염물질을 배출합니다. 버지니아 북부 데이터센터를 대상으로 한 연구에 따르면, 허용 한도까지 디젤 발전기를 가동할 경우 해당 지역의 총 질소산화물 배출량이 45% 증가할 것으로 나타났습니다. 이 연구는 또한 이러한 배출에 가장 많이 노출된 센서스 블록이 다른 센서스 블록에 비해 가구 소득이 낮은 경향이 있다는 점도 밝혔습니다.

소음도 생활을 방해합니다. 앞선 Loudoun 카운티의 전력 비상사태 당시 주민들은 데이터센터 발전기가 24시간 넘게 쉬지 않고 가동되는 소리가 착륙하는 비행기 소리와 같았다고 묘사했습니다.

비상 대응 조치로서는 참을 수 있을지 모릅니다. 그러나 이는 전력망의 일상적인 인프라 모델로는 부적절합니다.

버지니아주는 이 문제를 제기하기 시작했습니다. 주 명령은 환경 규제 당국에 데이터센터 백업 발전의 누적 영향을 검토하고, 온사이트 및 오프사이트 배터리 저장장치, 부하 유연성, 연료전지 등 비디젤 대안을 포함한 대안을 평가하도록 지시합니다. 그러나 주 및 연방 규제 당국과 데이터센터 기업들 스스로 디젤 발전기가 기본 해법이 되는 것을 막기 위한 다음 단계를 밟을 것인가요?

**데이터센터를 깨끗한 전력망 자원으로 전환하기**

이 질문은 데이터센터가 전력망에 더 유연하게 참여하도록 요구받고 있다는 점에서 특히 중요합니다. 최근의 규제 조치는 대형 신규 부하가 시스템 공급력이 부족할 때 수요를 줄이기로 합의하면 더 빠르게 전력망에 연결할 수 있는 경로를 만들고 있습니다.

데이터센터는 단순히 스스로를 끌 수 없습니다. 그렇다고 유연할 수 없는 것은 아닙니다. 우선순위가 낮은 컴퓨팅 작업을 조절하거나, 컴퓨팅 작업을 다른 지역으로 옮기거나, 배터리 같은 유연 자원을 데이터센터 현장이나 인근에 두어 전력망에 전면(front-of-the-meter) 또는 후면(behind-the-meter)으로 연결하는 등, 데이터센터가 전력망에 유연해 보이도록 하는 다양한 전략이 개발되고 있습니다.

배터리는 전력 시스템이 극심한 부담을 받는 시기에 데이터센터의 전력망 수요를 줄일 수 있습니다. 공급이 풍부할 때 전기를 저장했다가 부족할 때 내보낼 수 있습니다.

하지만 오늘날 설치되는 리튬이온 배터리는 예를 들어 2시간이나 4시간 등 지속 시간이 짧습니다. 더 긴 정전이나 전력망 부담(지역 혼잡은 시스템 전체의 피크보다 더 긴 부담 기간을 만들 수 있습니다) 기간에 데이터센터의 전력이 여전히 차단되어야 한다면, 그 전력은 어디서 오겠습니까?

오늘날 기본 선택지는 디젤 백업 발전기이며, 경우에 따라서는 천연가스 발전기입니다. 따라서 배터리가 소진되면, 배터리로 깨끗하게 전력망 자원을 제공하던 데이터센터는 즉시 화석연료로 더러운 방식의 공급으로 전환됩니다.

데이터센터의 유연성이 전력망을 더 효율적으로 활용하고, 낮은 사회적 비용으로 더 빠른 전력 접근을 제공할 수 있다는 것은 분명합니다. 그러나 해결해야 할 세부 사항이 많습니다. 정책 입안자와 규제 당국은 새로운 데이터센터 규정을 마련하고 시행하면서, 데이터센터의 유연성이 어떻게 충족될 가능성이 큰지 면밀히 살펴보고, 각 주의 전체 목표와 일치하는 방식만 허용해야 합니다. 그렇게 하지 않으면, 디젤 발전기의 편의성 때문에 더 자주 사용되어 지역사회에 더 많은 오염과 소음을 초래할 수 있습니다.

**깨끗하고 생산적인 회복력의 미래**

앞으로의 관점에서, 온사이트 화석연료 발전기가 데이터센터의 유연성 확보를 위해 사용되지 않도록 하는 가장 확실한 방법은 애초에 그것을 두지 않는 것입니다. 더 나은 데이터센터 프로젝트(Better Data Center Project)가 권고하듯이, 디젤 백업을 전부 배터리로 대체하면 되지 않을까요? 흔한 반론은 배터리가 충분한 백업 지속 시간을 제공하지 못한다는 것입니다.

한 가지 간단한 대안은 장주기 에너지 저장(LDES)을 현장에 두거나, 잠재적으로 혼잡한 지역 안의 인접 위치에 두는 것입니다. 24시간, 48시간, 심지어 72시간의 백업 능력을 갖춘 저장 시스템은 데이터센터에 높은 수준의 회복력을 제공할 수 있으며, 동시에 평소에는 시설이 전력망을 생산적으로 강화하도록 해 줄 수 있습니다.

그리고 장주기 저장이 반드시 리튬이온 배터리를 더 설치하는 것을 의미하지는 않습니다. 더 풍부한 소재를 사용하고, 운송이 아닌 정치식(stationary) 용도로 설계되며, 안전성, 비용, 설치 면적, 지속 시간의 다양한 조합을 제공할 수 있는 새로운 배터리 화학 기술과 기타 청정 백업 기술이 등장하고 있습니다.

데이터센터에서 설치 면적은 특히 중요합니다. 하이퍼스케일 시설 주변의 토지는 희소합니다. 더 많은 토지를 필요로 하지 않으면서 장시간의 저장 에너지를 작은 면적에 안전하게 담을 수 있는 기술이라면, 디젤 백업을 대체하는 것이 가능해질 수 있습니다. 또한 LDES는 다음을 위해 배치될 수도 있습니다.