ON.energy, 크루소에 AI UPS 배치

AI 데이터센터와 전력망 사이에 리튬이온 배터리를 끼워 두는 새 무정전전원장치(UPS)가 상용 배치를 준비하고 있다. 미국 스타트업 ON.energy의 「AI UPS」다. AI 인프라 기업 크루소는 7월 21일 ON.energy와 함께 여러 하이퍼스케일 캠퍼스에 AI UPS 5기가와트를 배치하겠다고 발표했고, 가동은 2026년에 시작해 2027년까지 이어진다. 보도에 따르면 ON.energy는 이번 주문으로 이 중앙 집중형 UPS를 상용 규모에서 처음 시험대에 올린다.

문제의 출발점은 AI 데이터센터의 전력 사용 패턴이다. 크루소 발표문에 따르면 학습 중에는 수천 개의 GPU가 한꺼번에 출력을 올렸다 내리며, 대형 AI 학습 시설의 전력 수요는 하루에 수백에서 수천 번 높낮이를 오간다. 이 변동을 관리하지 않으면 계통 연결 지점을 거쳐 송전망으로 번진다. 국립 로키산맥 연구소(옛 국립재생에너지연구소)의 샤힐 샤 수석 엔지니어는 수요가 "몇 밀리초 만에 5%에서 100%로" 뛸 수 있다며 "그렇게 하면 전력망을 두들기는 셈"이라고 말했다.

반대 방향의 위험도 있다. 데이터센터는 전력 품질의 흔들림에 민감해 순간적으로 전력망에서 떨어져 나가 자체 UPS와 비상 발전기로 넘어간다. 그 순간 계통에서는 거대한 수요가 갑자기 사라진다. 보도에 따르면 미국 동부 전력망 운영기관 PJM은 최근 몇 년 사이 기가와트급 이탈을 여러 차례 기록했고, 7월에는 버지니아에서 데이터센터 부하 약 4기가와트가 한꺼번에 끊겼다. 북미전력신뢰도공사(NERC)는 대형 「연산 부하」에 새 요건을 매기는 작업에 들어갔고, 텍사스 규제 당국도 올해 비슷한 요건을 도입했다. 샤 수석 엔지니어는 "많은 계통 운영자가 대형 부하인 데이터센터가 전력망 신뢰도를 해치지 않도록 요건을 만들고 있다"고 말했다.

기존 데이터센터 UPS는 이 일을 하지 못한다. 대부분 구식 납축전지 묶음으로, 서버 옆에서 정전이나 전압 흔들림이 있을 때만 쓰이고 평소에는 아무 역할이 없다. 디젤 비상 발전기도 마찬가지다. AI UPS는 중전압 단계에서 전력망과 데이터센터 사이에 놓인다. 앨런 쿠퍼 ON.energy 공동창업자 겸 최고경영자(CEO)는 "전력망은 늘 충전 중인 배터리를 보고, 부하 쪽은 늘 완벽한 품질의 전력을 내보내는 배터리를 본다"며 "단순하게 말하면 계통용 에너지저장장치(BESS)와 UPS를 하나의 자산으로 합친 것"이라고 설명했다. 특허를 받은 이중 변환 방식으로 부하를 발전원에서 전기적으로 완전히 떼어 낸다는 것이 회사 설명이다. ON.energy는 이 중전압 이중 변환 UPS 구조로 미국 특허 12,614,920호를 받았고, 우선일은 2022년 9월 2일이다.

검증은 연구소에서 먼저 이뤄졌다. ON.energy는 1월 15일 콜로라도 볼더 인근 국립 로키산맥 연구소 플랫아이언스 캠퍼스에 AI UPS 설치를 마쳤다고 발표했다. 연구소는 GPU 부하가 급변하는 AI 데이터센터의 전력 특성과 계통 연계·독립 운전 조건을 모의해 시스템을 시험했다. 앤드루 허긴스 연구소 ARIES 프로그램 매니저는 "첫 접촉부터 계약과 건설까지 6개월이 채 걸리지 않았다"고 말했다. 샤 수석 엔지니어는 멀티메가와트 구성으로 AI UPS를 시험한 그리드 시뮬레이터 연구실을 이끌며, 프리발론 에너지의 비슷한 배터리 시스템과 아직 이름을 밝힐 수 없는 다른 제품들도 시험하고 있다.

메탈이 확인한 크루소의 7월 21일 발표문에 따르면 AI UPS는 텍사스 전력망 운영기관 ERCOT의 대형 부하 연계 요건, 운영 지침 개정안 NOGRR 282와 저전압 유지(LLVRT) 규정에 맞춰 검증을 받았다. 발표문은 이 장치가 캠퍼스 전체를 장시간 돌릴 만큼의 에너지를 저장해 피크 시간대 전력망 변동을 크게 줄인다고 적었다. 크리스 돌런 크루소 최고데이터센터책임자는 "이 기술은 우리 인프라를 보호하고, 우리 발전 자산을 보호하며, 전력망 요건이 향하는 방향과 맞는다"고 말했다.

적용에는 조건이 붙는다. 쿠퍼 CEO에 따르면 데이터센터는 처음부터 AI UPS를 쓰도록 설계돼야 한다. 그가 보여 준 크루소 캠퍼스 항공사진에서 먼저 지은 구역의 중앙 건물에는 전통적인 UPS가 들어가고, 가장 최근 짓는 건물 한쪽에만 AI UPS 배터리 자리가 비어 있었다. 보도에 따르면 데이터센터 개발사들은 24시간 전력에는 여전히 화석연료가 더 믿을 만하다고 보고, 투자 회수가 분명하지 않으면 배터리를 들이는 데 신중하다.

언론인의 시선으로 보면 이 장비의 의미는 데이터센터가 전력망에 부담만 주는 존재에서 조정 가능한 자원으로 바뀔 수 있느냐에 있다. 데이터센터 운영사는 전력망 증설과 신규 발전소 비용을 전기 소비자에게 떠넘긴다는 압박을 받고 있다. 이미 UPS와 계통 안정 장치로 비용을 회수한 배터리라면 피크 수요를 깎거나 남는 태양광·풍력 전력을 담아 두는 용도를 정당화하기 쉬워진다. 메탈은 미국 데이터센터 부지 매입액이 상반기 60억달러로 늘며 땅값의 기준이 전력 접근성으로 옮겨 갔다고 보도한 바 있다. 쿠퍼 CEO는 "몇 시간 지속되는 배터리가 현장에 있으면 필요할 때마다 데이터센터를 전력망에서 빼낼 수 있다"며 "데이터센터 유연성을 얻는 자연스러운 방법"이라고 말했다.