빅테크들의 AI 투자 열풍으로 데이터센터 전력 냉각설비 수요 증가하고 있습니다. IT 기업들은 경쟁적으로 AI 연구개발에 힘쓰고 있으며, 이 과정에서 GPU, 메모리, PCB 기판 등 관련 부품의 수요는 증가하며 해당 제품을 생산하는 기업에 대한 시장의 관심도 커져가고 있습니다. 하지만 이 외에도 AI 구현을 위해 없어서는 안 될 구성 요소가 바로 전력, 냉각 설비입니다.
AI 밸류체인의 핵심 GPU
GPU는 AI 밸류체인에서 가장 중요하다고 여겨지는 제품으로, GPU는 많은 양의 데이터를 병렬적으로 처리하는 기능을 수행합니다. 엔비디아는 Chat GPT와 같은 생성 AI를 구동하기 위해 전 세계적으로 1조 달러 규모의 데이터센터 인프라 업그레이드가 이뤄질 것으로 전망합니다.
블룸버그가 제시한 대형마트의 예시를 이용하면 핵심 연산 칩인 GPU와 CPU의 차이를 이해하기 쉽습니다. 다양한 종류의 물건을 구입해야 하는 것이 임무라고 가정할 때 GPU는 수십 명의 사람들이 장바구니를 든 채 동시에 물건을 나르는 방식이며, CPU는 성능 좋은 쇼핑카트가 복도를 지나다니며 물건을 담는 방식이라 표현할 수 있습니다.
데이터센터 전력 냉각설비 수요 증가
GPU 탑재량 증가는 데이터센터 내 전력, 냉각 설비 수요 증가로 이어질 수밖에 없습니다. GPU는 대량의 데이터 처리에 효과적이지만 기존의 CPU 대비 전력 소모량이 약 두 배에 달하며, 전력 설비 수요는 전력 사용량 증가 대비 더 가파르게 증가하는 경향이 있습니다.
전력 사용량이 10% 증가할 때 전력 설비는 10% 이상으로 늘어나는 셈입니다. 이는 전력 장애가 발생할 경우에 대비해 여분의 전력 인프라가 필요하기 때문입니다. 또한 전력 사용량이 늘어나면 당연히 더 많은 열이 발생합니다.
따라서 데이터센터에는 GPU/CPU 등 핵심 부품과 주변부의 온도를 적정 수준으로 유지시켜주는 냉각 장치가 필수입니다. 사용되는 전력이 1MW 증가할 때 285톤의 냉각 설비가 필요한 것으로 알려져 있으며, 이는 약 10,000제곱미터의 상업용 빌딩에 들어가는 것과 유사한 수준입니다.
설비 관련 기업 주가
전력 관리, 냉각 설비 관련 기업들에 대한 주식시장의 반응도 폭발적입니다. 지난 5월 실적 발표회에서 엔비디아는 강력한 AI 서버 수요에 힘입어 시장 기대치를 약 50% 상회하는 매출액 가이던스를 제시했습니다. 해당 발표 이후 Vertiv, Eaton, nVent Electric, Trane 등 전력 관리 혹은 냉각 설비 관련 기업들의 주가도 동반 상승했습니다.
2021년에 데이터센터 냉각 전문 업체 Silent-Aire를 인수한 Johnson Controls의 주가 또한 긍정적인 기대를 반영하며 시장을 상회하고 있습니다.
성장률에 대한 우려 그러나 방향성은 명확
AI를 위한 데이터센터는 효율적인 데이터 용량 증대와 전력 효율성 개선을 목표로 지속적으로 발전하고 있습니다. 이러한 점에서 데이터센터 내 전력, 냉각 설비의 수요는 데이터센터 자체의 장기적 수요 증가와 온전히 동행할지 여부에 대해 회의적인 시각 또한 존재합니다.
Barclays의 분석에 따르면 역사적으로 데이터센터의 전력 설비 수요는 데이터센터 수요 성장과 완전하게 동반 성장하지는 않았습니다. 이는 전력 효율을 극대화하는 가속 컴퓨팅의 기술 발전으로 처리하는 용량의 증가 대비 필요한 전력 사용량 및 전력 설비의 양이 더디게 증가했기 때문입니다. 지난 2월에도 Meta Platforms의 차세대 데이터센터 아키텍처 발표에서도 효율성 제고에 대한 노력을 엿볼 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 현재의 AI 열풍이 데이터센터 관련 설비 업체들에게 있어 추가적인 성장 가능성이라는 점은 논란의 여지가 없습니다. 글로벌 서버 출하량이 최근 소폭 하향 조정되고 있지만 AI, 자율주행 등의 발전이 거듭될수록 향후 데이터센터 수요는 지속적으로 성장할 것이기 때문입니다.
자동차부터 트랙터, 공장 자동화 설비 등 거의 모든 장비들은 센서를 탑재하여 지금도 실시간으로 데이터를 생성하고 있습니다. 한편 냉각 설비의 경우 공기를 냉각 매체로 사용하는 공랭식, 수랭식 등 냉각 효율을 개선하려는 기술 개발도 활발히 이뤄지고 있습니다.
냉각 효율 증대는 전력 소비량 절감, 탄소 배출 감축 효과 등을 가져올 수 있기 때문입니다. 최근에는 열관리 유체(Thermal Fluids)에 데이터 서버를 직접 침전시켜 냉각하는 유냉식 시스템도 개발되었습니다. 성장세가 기대되는 시장인 만큼 관련 기업들의 연구개발 동향과 새로운 기술 표준 도입 움직임에 주목해야겠습니다.
< 참고 : The AI boom has enough room for manufacturers >
