AI 데이터센터를 위한 800V HVDC: 전기 상호 연결의 표준 재정의
1. AI 컴퓨팅은 기존 전력 인프라를 능가하고 있습니다.
AI의 다음 병목 현상은 더 이상 반도체 제조가 아니라 전력 공급입니다.
Intersolar Europe에서 Envision Energy는 재생 에너지, 에너지 저장, 무접점 변압기 및 800V 고전압 DC(HVDC) 아키텍처를 통합한 차세대 AI 전력 인프라를 공개했습니다. 이번 발표는 광범위한 업계 변화를 반영합니다. AI 클러스터가 계속 확장됨에 따라 전기 인프라가 미래 컴퓨팅 용량의 제한 요소가 되고 있습니다.
이러한 추세는 최신 GPU 플랫폼에서 뚜렷이 드러납니다. NVIDIA의 GB200 NVL72 랙은 최대 부하 시 약 120kW에 도달하는 반면, 곧 출시될 Rubin Ultra 플랫폼은 랙당 1MW를 초과할 것으로 예상됩니다. 이에 비해 기존 기업 데이터 센터는 전통적으로 랙당 5~10kW로 운영되었습니다. 전력 밀도의 이러한 크기 증가는 데이터 센터 전력 분배를 근본적으로 변화시키고 있습니다.
2. 기존 54V 아키텍처가 한계에 도달하는 이유
매우 높은 전류
대부분의 기존 AI 서버는 여전히 저전압 DC 배전을 사용합니다.
48V에서 600kW를 전달하려면 약 12,500A의 전류가 필요합니다. 이러한 전류 수준은 극도로 큰 도체 단면적을 요구합니다. 단일 1MW 랙에는 수백 킬로그램의 구리가 필요할 수 있으므로 캐비닛 무게, 이중 바닥 로딩, 케이블 라우팅 및 설치 공간에 상당한 부담을 줍니다.
다중 전력 변환 단계
기존 파워 체인은 일반적으로 다음 경로를 따릅니다.
13.8kVAC → 480VAC → 415VAC → 랙 AC/DC → 54VDC → 보드 레벨 DC/DC → 12VDC
각 변환 단계에서는 대략 3~5%의 효율성 손실이 발생하여 전체 엔드투엔드 효율성이 약 89%에 이릅니다. 메가와트 규모의 전력 수준에서 이러한 손실은 데이터 센터 수명 동안 상당한 운영 비용으로 이어집니다.
점점 커지는 열 문제
기존 서버 랙에는 수많은 팬 냉각식 전원 공급 장치(PSU)가 포함되어 있습니다. 추가 열을 발생시키는 것 외에도 이러한 모듈은 컴퓨팅 하드웨어를 수용할 수 있는 귀중한 랙 공간을 차지합니다. AI 랙 밀도가 계속 증가함에 따라 모든 랙 장치의 가치가 점점 더 높아지고 있습니다.
3. 800V HVDC: 배전의 근본적인 변화
이러한 과제로 인해 업계는 800V HVDC 아키텍처로 전환하고 있습니다.
여러 전압 단계를 통해 전력을 반복적으로 변환하는 대신, 새로운 접근 방식은 데이터 센터 입구에서 중간 전압 AC를 직접 800V DC로 정류하여 전력 전달 경로를 크게 단축합니다.
전기적 이점은 상당합니다.
600kW를 예로 사용하면 다음과 같습니다.
- 48V 아키텍처: 약 12,500A
- 800V HVDC 아키텍처: 약 750A
전류는 원래 레벨의 약 6%로 감소됩니다.
낮은 전류는 다음을 가능하게 합니다.
- 도체 단면적 약 20배 감소
- 케이블 트레이 무게 최대 85% 감소
- 저항 손실이 현저히 낮음
- 더욱 쉬워진 설치 및 향상된 확장성
업계 추정에 따르면 1GW AI 데이터 센터는 HVDC 배치를 통해 구리 소비를 약 200톤 줄일 수 있습니다.
그러나 전력 아키텍처를 업그레이드하는 것만으로는 전체 문제가 해결되지 않습니다. 전력 밀도가 계속 증가함에 따라 안정적인 전기 상호 연결이 점점 더 중요해지고 있습니다.
4. 전기적 상호 연결: 중요한 최종 연결
시스템 전압이 54V에서 800V로 증가함에 따라 전기 상호 연결은 낮은 저항, 뛰어난 열 성능 및 장기적인 신뢰성을 유지하면서 더 높은 전압을 견뎌야 합니다.
솔리드 스테이트 변압기 또는 전력 전자 장치가 얼마나 효율적이든지 관계없이 전기 에너지는 궁극적으로 전도성 상호 연결을 통해 모든 GPU에 도달합니다. 메가와트 규모의 랙 전력에서는 접촉 저항이 조금만 증가해도 상당한 열과 에너지 손실이 발생할 수 있습니다.
경질 구리 버스바는 차세대 AI 배전을 위한 선호되는 솔루션으로 떠오르고 있습니다.
높은 전도성으로 시스템 효율성 향상
구리는 엔지니어링 금속 중에서 가장 높은 전기 전도성 중 하나를 제공하여 배전 네트워크 전반에 걸쳐 저항 손실을 최소화합니다.
HVDC가 전류를 크게 줄이더라도 메가와트급 랙은 여전히 막대한 전력을 전달합니다. 효율을 극대화하고 온도 상승을 제어하려면 극도로 낮은 접촉 저항을 유지하는 것이 필수적입니다.
액체 냉각 시스템을 위한 탁월한 열 성능
액체 냉각은 고밀도 AI 서버의 표준으로 빠르게 자리잡고 있습니다.
구리의 뛰어난 열 전도성 덕분에 전기 접합부에서 발생하는 열이 도체 전체에 효율적으로 퍼집니다. 공기 흐름이 제한된 수냉식 캐비닛에서 버스바는 수동적인 열 방출에도 기여하여 장기적인 시스템 신뢰성을 향상시킵니다.
컴팩트한 디자인으로 더 높은 랙 밀도 가능
전압이 높을수록 필요한 도체 크기가 크게 줄어듭니다.
예를 들어, 3150A 적층 버스바 시스템은 기존 케이블 어셈블리보다 훨씬 적은 공간을 차지하면서 컴팩트한 다층 도체 설계를 사용하여 높은 전류 용량을 달성할 수 있습니다.
절약된 공간을 추가 GPU 노드에 할당하여 동일한 랙 공간 내에서 컴퓨팅 밀도를 직접적으로 높일 수 있습니다.
5. 맞춤형 버스바는 빠르게 진화하는 AI 아키텍처를 지원합니다.
AI 데이터 센터 전력 분배는 기존 케이블 하니스에서 PDU, 그리고 현재는 랙 수준 버스바 시스템에 이르기까지 빠르게 발전하고 있습니다.
새로운 디자인에는 다음이 포함됩니다.
- 와이드 바디 서버 랙
- 800V HVDC 플랫폼
- 수냉식 전력 분배
- 고도로 통합된 캐비닛 레이아웃
표준 전기 커넥터는 점점 더 복잡해지는 기계적 제약을 수용할 수 없는 경우가 많습니다.
정밀 벤딩, 다층 적층, 복잡한 기하학적 구조, 정밀 가공 및 특수 표면 도금을 특징으로 하는 맞춤형 버스바는 현대 AI 인프라에 필수적입니다.
단순화된 유지 관리 및 높은 신뢰성
기존 랙 아키텍처는 수백 개의 분산된 PSU 모듈에 의존하며 각 모듈은 잠재적인 장애 지점을 나타냅니다.
버스바 기반 배전은 전기 연결부 및 개별 구성 요소 수를 줄여 전기 아키텍처를 단순화합니다. 연결 지점이 적어지면 전반적인 시스템 신뢰성이 향상되는 동시에 유지 관리 복잡성도 낮아집니다.
기가와트 수준에서 운영되는 하이퍼스케일 AI 시설의 경우 이는 시스템 수명주기 전반에 걸쳐 운영 비용을 크게 줄이고 총 소유 비용을 낮추는 것으로 해석됩니다.
RHI: 차세대 AI 인프라를 위한 맞춤형 구리 버스바 솔루션
AI 컴퓨팅이 계속해서 전력 밀도를 전례 없는 수준으로 끌어올리면서 전기 상호 연결은 지원 구성 요소에서 데이터 센터 성능의 핵심 요소로 발전했습니다.
고성능구리 버스바이제 전력 효율성을 극대화하고 랙 밀도를 높이며 장기적인 운영 안정성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.
전기 상호 연결 솔루션 분야에서 10년 이상의 경험을 보유한 RHI는 AI 데이터 센터, EV 배터리 시스템 및 에너지 저장 애플리케이션을 위한 맞춤형 구리 버스바를 전문으로 합니다.
40,000m² 이상의 고급 제조 시설에서 운영되는 RHI는 IATF 16949, ISO 14001 및 ISO 45001 표준 인증을 받았습니다. 버스바는 98% IACS를 초과하는 전기 전도성을 갖춘 99.9% 순수 T2 구리를 사용하여 제조되므로 800V HVDC 아키텍처 및 메가와트급 전력 분배에 매우 적합합니다.
확산 접합, 레이저 용접, 마찰 용접, 정밀 CNC 가공 및 유연한 성형을 포함한 고급 제조 기술을 활용하는 RHI는 설계부터 생산까지 완전 맞춤형 구리 버스바 솔루션을 제공합니다.
전원 입력부터 모든 GPU 랙에 이르기까지 RHI는 모든 와트가 최대 효율성, 신뢰성 및 정밀도로 제공되도록 보장하여 차세대 AI 컴퓨팅 인프라를 지원합니다.
