AI 컴퓨팅 성장이 새로운 데이터 센터 전력 아키텍처를 주도하고 있습니다.

대규모 AI 모델의 급속한 성장은 데이터센터 인프라를 근본적으로 변화시키고 있습니다. 기존 데이터 센터는 주로 데이터 저장 및 일반 컴퓨팅용으로 설계되었으며 서버 랙 전력은 일반적으로 5~10kW 내에서 유지되었습니다. 이러한 조건에서는 48V/54V 저전압 DC 전원 시스템이면 충분했습니다.

그러나 AI 워크로드는 고밀도 컴퓨팅의 새로운 시대를 열었습니다. 고급 GPU 플랫폼의 배포로 인해 AI 서버는 훨씬 더 높은 전력 수준을 요구하고 있으며, 차세대 AI 컴퓨팅 시설에서는 랙 밀도가 수백 킬로와트에 도달하고 메가와트 규모의 전력 요구 사항에 접근하고 있습니다.

이러한 전력 밀도의 증가로 인해 기존 저전압 전력 공급 시스템의 한계가 드러났습니다.

전기적 관계에 따르면P = V × 나, 더 높은 전력 수요는 전압이 낮게 유지될 때 더 높은 전류를 필요로 합니다. 전송 손실이 따르기 때문에P_손실 = I²R, 과도한 전류로 인해 열 발생이 증가하고 도체가 커지고 에너지 손실이 커집니다.

메가와트 규모의 AI 랙의 경우 저전압 아키텍처는 다음과 같은 몇 가지 과제를 야기합니다.

• 대형 케이블 및 버스바:매우 높은 전류에는 큰 도체 단면적이 필요하므로 재료 소비가 증가하고 설치 난이도가 높아지며 구조적 부하가 발생합니다.
• 더 높은 열 손실:전류 흐름이 크면 전력 손실이 증가하여 냉각 요구 사항이 추가되고 전체 데이터 센터 효율성이 저하됩니다.
• 제한된 랙 공간:여러 전력 변환 단계가 귀중한 랙 공간을 차지하므로 고성능 컴퓨팅 하드웨어를 위한 공간이 줄어듭니다.

이러한 한계를 극복하기 위해,800V 고전압 직류(800V HVDC)AI 데이터센터를 위한 차세대 전력 솔루션으로 떠오르고 있습니다.

800V HVDC는 분배 전압을 높임으로써 동일한 전력 출력을 유지하면서 전류 요구 사항을 크게 줄입니다. 이를 통해 더 컴팩트한 전력 공급 시스템, 더 낮은 전기 손실, 더 높은 밀도의 AI 인프라 구축이 가능해졌습니다.

800V HVDC가 AI 인프라의 미래 표준이 되는 이유

800V HVDC로의 전환은 전기 자동차, 첨단 반도체 기술 및 글로벌 AI 인프라의 결합된 개발을 통해 지원됩니다.

EV 애플리케이션의 성숙한 고전압 공급망

자동차 업계에서는 이미 800V 고전압 시스템의 상용화에 속도를 내고 있다. 선도적인 EV 제조업체는 다음을 포함하는 성숙한 공급망을 개발했습니다.

• 고전압 전력 부품;
• 커넥터 및 터미널;
• 구리 부스바;
• 단열재;
• 열 관리 솔루션.

이러한 기술은 AI 데이터센터 전력 시스템에 적용할 수 있는 귀중한 경험과 제조 역량을 제공합니다.

SiC 및 GaN 기술로 전력 변환 효율성 향상

탄화규소(SiC), 질화갈륨(GaN)을 포함한 3세대 반도체 기술의 발전으로 800V HVDC 채택이 더욱 지원됩니다.

기존 실리콘 기반 장치와 비교하여 SiC 전력 구성 요소는 다음을 제공합니다.

• 더 높은 변환 효율;
• 더 나은 고전압 성능;
• 더 작은 시스템 크기;
• 향상된 열 관리.

이러한 장점을 통해 더욱 컴팩트한 정류기, 전력 모듈 및 미래의 무접점 변압기(SST) 솔루션이 가능해졌습니다.

AI 인프라가 고전압 배전을 향해 나아가고 있습니다.

AI 컴퓨팅 클러스터가 지속적으로 확장됨에 따라 데이터 센터 운영자와 인프라 제공업체는 미래의 GPU 플랫폼을 지원하기 위해 고전압 전력 아키텍처를 모색하고 있습니다.

800V HVDC는 다음을 가능하게 합니다.

• 더 높은 랙 전력 밀도;
• 전력 변환 단계 감소;
• 보다 효율적인 에너지 분배;
• 대규모 AI 컴퓨팅 캠퍼스의 확장성이 향상되었습니다.

800V HVDC 데이터센터 아키텍처의 3단계 진화

800V HVDC 도입은 시설이 기존 부지를 업그레이드하는지 아니면 새로운 AI 캠퍼스를 구축하는지에 따라 점진적으로 발전할 것입니다.

1. 사이드카 전원 아키텍처 — 유연한 업그레이드 솔루션

사이드카 아키텍처는 현재 기존 데이터 센터에 대한 가장 실용적인 접근 방식 중 하나입니다.

서버 랙 외부의 전력 변환 장치를 전용 측면 장착 캐비닛으로 이동함으로써 이 설계는 고밀도 AI 랙을 지원하는 동시에 주요 시설 재구성의 필요성을 줄입니다.

주요 이점은 다음과 같습니다.

• 더 빠른 배포;
• 기존 레이아웃에 미치는 영향을 최소화합니다.
• 고성능 AI 워크로드 지원
• 랙 공간 활용도가 향상되었습니다.

2. 방 수준 중앙 집중식 800V DC 배전

새로 구축된 AI 데이터센터의 경우 중앙 집중식 전력 변환이 선호되는 접근 방식이 될 것으로 예상됩니다.

이 아키텍처에서 AC 전력은 실내 또는 시설 수준에서 800V DC로 변환되고 고전압 DC 버스바 시스템을 통해 개별 랙으로 분배됩니다.

이점은 다음과 같습니다.

• 전반적인 효율성이 향상됩니다.
• 변환 손실 감소;
• 단순화된 전력 분배;
• 대규모 AI 클러스터의 확장이 더 쉬워졌습니다.

3. SST(Solid-State Transformer) 기반 아키텍처

800V HVDC의 미래 발전에는 SiC 기반 무접점 변압기 기술이 통합될 수 있습니다.

중전압 AC 전력을 800V DC로 직접 변환함으로써 SST 시스템은 전력 체인을 더욱 단순화하고 변환 단계를 줄일 수 있습니다.

잠재적인 이점은 다음과 같습니다.

• 더 높은 에너지 효율;
• 더 작은 설치 공간;
• 운영 비용 절감
• 향후 AI 데이터 센터 확장을 위한 유연성이 향상됩니다.

고전력 구리 버스바: 800V HVDC 시스템의 핵심 구성요소

800V HVDC는 전력 전송 효율을 향상하지만 안정적인 고전류 분배는 여전히 고급 도체 솔루션에 달려 있습니다.

중앙 집중식 정류기 캐비닛 및 DC 버스웨이부터 사이드카 전원 장치 및 랙 수준 GPU 전원 공급까지,고성능 구리 버스바전체 배전 체인에 걸쳐 필수적인 구성 요소입니다.

800V HVDC 애플리케이션의 경우 구리 부스바는 여러 가지 까다로운 요구 사항을 충족해야 합니다.

높은 전도도 및 전류 운반 능력

메가와트 규모의 AI 랙에는 여전히 매우 높은 전류 공급이 필요합니다. 구리 버스바는 다음을 제공해야 합니다.

• 낮은 전기 저항;
• 높은 전류 용량;
• 효율적인 열 방출;
• 안정적인 장기 작동.

고전압 절연 보호

기존 저전압 애플리케이션에 비해 800V 시스템은 더 엄격한 절연 및 안전 표준을 요구합니다.

다음과 같은 고급 단열 기술:

• PVC 딥 코팅;
• 에폭시 분체 도장;
• 열수축 단열재;
• 복합 단열 솔루션;

절연 강도를 향상시키고 전기 파손 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.

Compact AI 인프라를 위한 맞춤형 설계

다양한 AI 전력 아키텍처에는 다양한 버스바 구조가 필요합니다.

정밀 벤딩, 펀칭, 라미네이션 및 용접 공정을 통해 맞춤형 구리 버스바를 다음 용도로 최적화할 수 있습니다.

• 800V 사이드카 시스템;
• 중앙 집중식 DC 버스 배포;
• 수냉식 AI 랙;
• 미래의 SST 기반 전력 아키텍처.

AI 전력 인프라를 위한 맞춤형 구리 버스바 솔루션

고전압 전기 연결 솔루션에 대한 광범위한 경험을 바탕으로 RHI는 맞춤형 서비스를 제공합니다.고전력 구리 버스바차세대 800V HVDC 애플리케이션용으로 설계되었습니다.

고전도성 T2 구리, 정밀 3D 굽힘, 압출 성형 및 PVC 딥 코팅 및 에폭시 분말 코팅을 포함한 절연 공정을 활용하여 RHI는 다음이 요구되는 까다로운 800V HVDC 배전 애플리케이션용으로 설계된 맞춤형 구리 버스바를 제조합니다.

• 고전류 전송;
• 컴팩트한 설치;
• 열 성능;
• 고전압 절연 안전.

Sidecar 아키텍처를 사용하는 기존 데이터 센터 업그레이드부터 중앙 집중식 800V 배전 및 SST 기술을 기반으로 하는 미래의 AI 캠퍼스에 이르기까지 맞춤형 구리 버스바는 효율적이고 확장 가능하며 안정적인 AI 컴퓨팅 인프라를 구축하는 데 중요한 역할을 합니다.