전선 끊김 사고로 드러난 AI 데이터센터의 문제점. 해결책은 다음과 같습니다.

이번 주 워싱턴 D.C. 인근에서 송전선 고장이 발생했습니다. 평소라면 전력망이 몇 초 만에 정상화되었을 것이지만, 이번에는 3기가와트 이상의 데이터 센터 부하가 거의 동시에 끊기면서 10분 이상이 소요되었습니다.

가정용 전기 콘센트를 통해 IoT 센서 네트워크를 운영하는 스타트업인 팅 랩스(Ting Labs)의 데이터에 따르면, 이 사고로 인해 북부 버지니아에서 시카고에 이르는 PJM 전력망 전역에서 전압 급등 현상이 발생했다.

이번 사건으로 정전까지는 이르지 않았지만, 해당 지역 전역에서 조명이 깜빡이는 현상이 발생했습니다. 이는 데이터 센터가 전력망에 미칠 수 있는 영향이 점점 커지고 있음을 여실히 보여주었으며, 전문가들은 이러한 추세가 더욱 보편화될 것으로 전망하고 있습니다.

PJM 관할 구역의 일부인 북부 버지니아에는 세계에서 가장 밀집된 데이터 센터가 위치해 있다.

ON.Energy의 최고기술책임자(CTO)인 리카르도 데 아제베도는 테크크런치와의 인터뷰에서 “이는 탄광 속의 카나리아와 같다”고 말했다. 그는 데이터 센터와 같은 대규모 부하가 관련된 이러한 사건들이 “점점 더 자주 발생하고 있다”고 덧붙였다.

이번 사건은 2년 전 동일한 PJM 전력망에서 발생한 사고와 유사하며, 데이터 센터가 전력 공급 장애를 보다 원활하게 처리할 수 있도록 설계되지 않는다면 더 큰 규모의 정전을 예고할 수 있다. 미국 최대의 전력망 운영사인 PJM 인터커넥션(PJM Interconnection)은 뉴저지주에서 일리노이주에 이르는 전력망을 관리하며 6,700만 명의 고객에게 전력을 공급하고 있다.

PJM 자료에 따르면, 송전선로 고장이 발생했을 때 데이터 센터들이 백업 전원으로 전환되면서 30초 만에 약 3.1기가와트의 부하가 사라졌다. 전력망은 처음에는 회복된 듯 보였으나, 얼마 지나지 않아 추가 부하가 감소했다. 정점 시점에 PJM 전력망에는 3.49기가와트의 잉여 전력이 발생했다. 전력망이 안정화되기까지 11분이 더 소요되었다. 로이터 통신은 당시 연결이 끊긴 데이터 센터들이 PJM 총 수요의 약 3%를 차지했다고 보도했다.

몇 퍼센트 정도는 별것 아닌 것처럼 보일 수 있지만, 전력망은 공급과 수요 간의 거의 완벽한 균형을 요구한다. 불균형은 전압 강하 또는 급상승을 유발한다. 전력망과 연결된 기기들은 사소한 변동은 감당할 수 있지만, 더 큰 변동은 전력망이나 개별 시설의 안전 장치를 작동시켜 연결이 끊어지게 만든다.

버지니아 북부의 데이터 센터들은 고장 난 전력선에서 발생한 전압 변동을 감지하자마자 예비 전원으로 전환하여 전력망에서 부하를 제거했습니다. 더 많은 데이터 센터가 같은 조치를 취함에 따라 누적된 부하 감소로 인해 소폭의 공급 감소가 더 큰 수요 감소로 이어졌고, 이로 인해 공급 과잉과 조명 깜빡임이 발생했습니다.

대부분의 데이터 센터는 순식간에 결정을 내리며, 이번 주에 전력 공급을 차단한 데이터 센터들도 예외는 아니었습니다. 독립 전력 시스템 운영국(Independent Electricity System Operator)의 수석 시장 모델 전문가인 알리 자인 바나트와라(Ali Zain Banatwala)에 따르면, 전압 저하가 발생했을 때 이들 데이터 센터는 모두 서로 몇 초 차이로 전력 공급을 차단하기로 결정했습니다.

“서로 가까이 위치한 이러한 부하들이 순차적으로 연결을 끊거나 다시 연결할 수 있는 방법을 찾아야 합니다,”라고 그는 말했다. 보다 체계적인 접근 방식이 마련된다면 전력망 운영자들은 사전에 더 견고한 대응 절차를 마련할 수 있을 것이다.

또는 데이터 센터가 연결을 끊는 대신 장애를 흡수할 수 있도록 설계될 수도 있습니다. 스타트업인 ON.Energy는 데이터 센터와 전력망이 이번 주와 같은 사태를 견뎌낼 수 있도록 돕는 제품을 개발해 왔습니다.

이 회사는 서버, 냉각기 및 기타 장비를 아우르는 전체 데이터 센터 단지를 위한 무정전 전원 공급 장치(UPS)를 개발했습니다. 본질적으로 이 시스템은 데이터 센터를 첨단 전력 변환 하드웨어에 연결된 배터리 뱅크 뒤에 배치하는 방식입니다. 전력망은 개별 구성 요소에서 발생하는 피크와 저점을 피한, 단일하고 일관되며 안정적인 부하만 감지하게 됩니다. ON.Energy의 시스템을 통해 데이터 센터는 전력망에 영향을 주지 않으면서 AI 훈련을 포함한 컴퓨팅 워크로드를 상향 또는 하향 조정할 수 있습니다.

더 중요한 점은, 이 시스템이 데이터 센터가 전력망의 전력 변동을 흡수할 수 있게 해준다는 것입니다. ON.Energy의 시스템은 전원을 차단하는 대신 잉여 전력을 이용해 배터리를 충전하고, 전력이 떨어지면 서버에 전력을 공급할 수 있습니다. 또한 밀리초 단위로 전력망의 변화를 따라가면서, 이번 주 PJM에서 발생한 문제를 야기한 전압 강하 또는 급상승을 방지할 수 있습니다.

De Azevedo는 ON.Energy가 현재 4곳의 데이터 센터 단지에 총 3기가와트 규모의 시스템을 설치 중이라고 밝혔습니다.

전력망 운영 기관들도 이 문제를 인지하고 있습니다.

예를 들어, 드 아제베도는 ERCOT가 데이터 센터와 같은 대규모 부하 시설에 대해 전력 공급 중단 시에도 “가동을 유지”하도록 요구할 것이라고 언급했다.

시간이 얼마 남지 않았습니다. 이번 주 발생한 대규모 정전은 2024년에 60개 데이터 센터가 동시에 연결이 끊겨 전력망에서 1.5기가와트가 제거되었던 유사한 사건보다 규모가 두 배나 컸습니다. Synapse Energy Economics에 따르면, 당시 데이터 센터는 PJM 부하의 약 6%를 차지했습니다. 2040년까지 이 비중은 24%에 달할 것으로 예상된다. 이 문제가 조속히 해결되지 않으면 상황은 훨씬 더 악화될 수 있다.