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404 Media • 58일 전

데이터센터 짓기는 쉽지만, 전력 공급이 병목이다

IMP
9/10
핵심 요약

AI 붐에 따른 데이터센터의 폭발적인 전력 수요를 기존 전력망이 감당하지 못하는 심각한 인프라 병목 현상이 발생하고 있습니다. 발전소나 송전망 구축에는 수년에서 수십 년이 걸리지만 데이터센터 건설은 1년 이내에 끝나기 때문에, 한계에 직면한 기업들은 항공기 엔진을 재활용하는 등 돌파구를 찾고 있습니다.

번역된 본문

수요일, 워싱턴 DC에서 시카고에 이르는 전역의 가정에서 전깃불이 깜빡거리는 사태가 발생했습니다. 원인은 한 데이터센터가 북카롤라이나, 버지니아, 뉴저지, 미시간 등 13개 주와 6,700만 고객을 포괄하는 거대한 전력망인 PJM(Pennsylvania-New Jersey-Maryland)으로부터 연결을 끊었기 때문이었습니다. 이 사건은 AI 붐을 견인하는 연산 거대 창고들이 안고 있는 더 큰 문제를 시사합니다. 즉, AI 데이터센터의 수요를 충족할 만큼 전력 인프라를 빠르게 구축하는 것은 물리적, 경제적으로 불가능하며, 문제가 발생하면 결국 모두가 그 대가를 치르게 된다는 것입니다.

AI를 확장하려면 방대한 양의 컴퓨터 하드웨어가 필요합니다. 이 하드웨어는 데이터센터에 수용되며, 데이터센터는 놀라울 정도로 막대한 양의 전기를 요구합니다. 데이터센터가 많아질수록 전력망에 가해지는 부하가 커지고, 이는 모든 사람의 에너지 비용 상승으로 이어집니다. 사람들이 데이터센터를 혐오하고 그 건설을 막기 위해 싸우기 시작한 것도 이러한 이유 때문입니다.

전력망 수요 문제를 우회하기 위해 많은 데이터센터 건설업체들이 직접 건물에 전력을 공급하겠다고 약속했습니다. 하지만 이 계획의 문제는 GPU로 가득 찬 창고를 짓는 것은 매우 쉽다는 점입니다. 이 창고에 전력을 공급할 발전소와 송전선로를 구축하는 데는 수년이 걸리며, 데이터센터 자체보다 수십억 달러 더 많은 비용이 소요됩니다. 숙련되고 효율적인 시공업체라면 데이터센터 건설을 1년 이내에 완료할 수 있습니다. 하지만 해당 데이터센터의 전력 요구를 충족하기 위해 새로운 에너지 발전 인프라를 구축하는 데는 10년이 걸릴 수 있습니다.

평범해 보이는 송전선로를 예로 들어보겠습니다. 이 길고 도전성(전기가 잘 통하는)인 케이블은 전력망에서 가장 근본적인 부품 중 하나이며, 한 곳에서 다른 곳으로 에너지를 이동시키는 역할을 합니다. 존스 홉킨스 대학교의 데이터센터가 전력망에 미치는 영향에 관한 보고서의 공동 저자이자 에너지 컨설턴트인 수잔 글라츠(Suzanne Glatz)는 404 미디어(404 Media)에 다음과 같이 말했습니다. "새로운 송전선로를 계획하고, 부지를 선정하고, 설계하고, 건설하는 데에는 굉장히 많은 과정이 필요합니다. 기존 선로를 재건축하는 것조차 여러 문제에 직면해 지연을 초발할 수 있습니다. 이 모든 이유로, 새로운 그린필드 선로[가장 흔한 형태의 송전선로]를 계획하는 데는 승인일로부터 7~8년이 걸릴 가능성이 높지만, 10년 이상 걸리기도 합니다."

여기에는 여러 가지 이유가 있습니다. 글라츠는 "모든 송전선로는 지리적 특성, 전압 수준, 길이, 영향을 받는 지역 사회(경관 포함), 환경 영향, 기존 선로 및 변전소와의 연결 지점, 필요한 이유 및 대안 등 고유한 측면을 가지고 있다"고 설명했습니다.

전력망의 다른 핵심 부품들에도 문제가 있습니다. 수요를 충족하기 위해 전력 인프라를 확장하려면 대형 변압기(발전소에서 에너지를 받아 가정에 분배하는 장치)를 새로 건설해야 합니다. 데이터센터 붐이 일어나기 전부터 전력 업계는 수요를 충족할 만큼 변압기를 충분히 구축하는 데 어려움을 겪고 있었습니다. 데이터센터로 인한 수요가 증가하고 관세 인상으로 건설 비용이 더 비싸지면서 상황은 더욱 악화되었습니다. 글라츠는 "대형 전력 변압기는 주문 후 생산에 1~2년이 걸리지만, 최근에는 그보다 더 오래 걸리고 주요 물류 문제가 발생하고 있습니다. 전주나 철탑 역시 대형 전력 변압기만큼은 아니지만 조달에 오랜 시간이 걸리는 품목입니다. 이 모든 문제는 관세와 같은 다른 요인들로 인해 더욱 복잡해질 것입니다."라고 전했습니다.

쉽고 확장 가능한 전력 해결책이 없는 상황에서, 기이한 일들이 벌어지고 있습니다. FTAI라는 기업은 재활용한 제트기 엔진을 사용하여 데이터센터에 전력을 공급하려고 합니다. 이 회사는 원래 상용 제트기의 고장 난 엔진을 수리하는 사업을 하고 있었지만, 데이터센터 전력 공급을 성장 시장으로 보고 있습니다. FTAI의 최고 운영 책임자(COO)인 데이비드 모레노(David Moreno)는 Construct Connect News에 다음과 같이 밝혔습니다. "AI 빅테크 기업들로부터 촉발된 급증하는 수요는 즉각적인 전력 솔루션에 대한 시급한 요구를 창출했습니다. 우리는 FTAI 파워가 전례 없는 양의 전기를 더 빠르고 유연한 형태로 요구하는 AI 경제의 핵심 파트너가 될 것이라고 믿습니다."

데이터센터에 전력을 공급하기 위한 빠른 단기 해결책 중 하나는 전력망을 아예 우회하여 현장에서 직접 에너지를 생산하는 것입니다. 이는 샤크 탱크(Shark Tank, 미국의 유명 창업 투자 프로그램)의 투자자인 케빈 오클리(Kevin O'Leary)가 박스 캐니언(Box Canyon)에서 추진하려는 사업 방식이기도 합니다.

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On Wednesday the power flickered in homes from Washington DC to Chicago. The cause was a data center disconnecting from PJM — a massive power grid that connects 13 states including North Carolina, Virginia, New Jersey, and Michigan, a span that covers 67 million customers. The incident points to a larger problem with the compute warehouses fueling the AI boom: It’s physically and economically impossible to build power infrastructure fast enough to meet the demands of AI data centers and when problems occur, everyone will pay the price. AI requires massive amounts of computer hardware to scale. That hardware is housed in data centers, and data centers demand shocking amounts of electricity. More data centers mean more demand on the grid which raises the costs of energy for everyone. This is one of the reasons people hate data centers and have begun to fight their construction. To bypass the issue of grid demand, many data center builders have promised to power the buildings themselves . The problem with that plan is that it’s easy to build a warehouse full of GPUs. Building power plants and transmission lines to power those warehouses will take years and cost billions more than the data centers. A skilled and efficient builder can complete a data center construction in under a year. Building new energy generation to meet that data center's power needs could take a decade. Take the humble transmission line — the long conductive cable is one of the most fundamental parts of the power grid. It moves energy from one place to another. “There is a lot that goes into planning, siting, designing and building a new transmission line,” Suzanne Glatz, an energy consultant and co-author of a John Hopkins report on the effect of data centers on the power grid, told 404 Media. “Even rebuilding a line can run into issues and cause delays. For all the reasons, planning a new greenfield line [a common type of transmission line] is likely to take 7-8 years from the date it is approved, but it can take 10 years or longer.” There are a lot of reasons for this. “Every transmission line will have some unique aspects about it, from the geography, the voltage level, the length, the communities it touches (including the viewshed), environmental impacts, the points it interconnects to existing lines and substations, the reason it is needed as well as what are the alternatives,” Glatz said. There are problems with other key pieces of the grid as well. Building out electricity to meet demand requires the construction of new transformers — a device that takes energy from power plants and helps distribute it to people’s homes. The power industry was struggling to build enough transformers to meet demand before the data center boom . It’s gotten worse as data centers have increased demand and tariffs have made them more expensive to build. “Large power transformers can take 1-2 years from order, but have hit longer times and major logistical challenges with delivery. Poles/towers also can long lead items, though not on par with large power transformers,” Glatz said. “All of this is likely compounded by other issues like tariffs.” In the absence of easy, scalable, electricity solutions, things are getting weird. A company called FTAI wants to use repurposed jet engines to power data centers. The company is already in the business of refurbishing busted engines for commercial jets, but sees powering data centers as a growth market. “The accelerating demand from AI hyperscalers has created an urgent need for immediate power solutions. We believe FTAI Power will be a critical partner for the AI economy, which requires unparalleled amounts of electricity faster and in a more flexible format,” FTAI chief operating officer David Moreno told Construct Connect News . One of the fast short-term solutions for powering data centers is to bypass the power grid altogether and generate energy on site. That’s what Shark Tank investor Kevin O’Leary wants to do in Box Canyon, Utah. But there are a lot of problems with this too. These self-powered data centers are relying on gas turbines. But those aren’t fast either. “The lead time for new gas turbines have been cited as up to five years in discussions in the PJM area,” Glatz said. When gas turbines do come online, there are major problems. Elon Musk’s xAI operates an enormous Colossus 2 data center in Tennessee that runs on 59 natural gas turbines. This has allowed the data center to run without taxing the local grid but comes at the cost of pumping pollutants into the air at an astonishing scale . Most of these turbines are across state lines in Mississippi, are operating without public permits and are destroying the air quality of people who live near them. Some of the gas turbines weren’t disclosed. A lawyer for the Southern Environmental Law Center told Reuters the turbines are a violation of the Clean Air Act. It may not matter. On July 27, Trump’s Environmental Protection Agency announced that power plants that exclusively keep data centers online won’t be subject to the Clean Air Act . O’Leary’s data center would consume nine gigawatts of power, more than double Utah’s current rate of power consumption. The current plan is to pull gas from the nearby Ruby Pipeline to keep the lights on which could raise carbon emissions in the state by 64%. Utah’s governor said that the data center should never fully run on natural gas and that nuclear, solar, and wind must eventually carry the energy load. Solar and wind face the same transformer and transmission line problems as more traditional forms of power generation. Tech companies are betting big on nuclear power, but time is against them there too. Meta , Amazon , and Google are all working on nuclear-powered solutions to their energy problem. Microsoft wants to bring Three Mile Island back online but the timeline keeps getting pushed back . Many of these tech companies are betting on some kind of technological breakthrough that will make nuclear power safer, faster, and more scalable. It hasn’t happened yet and startups working on solutions like small modular reactors have been saying they’re five years away from a breakthrough for the past decade. Nuclear power is hard and the cost of a mistake is catastrophic. Tech companies are even attempting to use AI to speed up the construction of new nuclear power plants but it remains to be seen if that’s safe or effective. The energy infrastructure stopgap hasn’t stopped tech companies and speculators from building data centers. Every new computing warehouse drives up the demand for electricity, which spikes costs for people that live nearby. Officials in Henrico County, Virginia, which has 37 data centers, recently told government employees that the electricity bill for government and school facilities will increase by 25% and asked public servants and teachers to help them keep costs down. Glatz said things could get worse. “In the coming years, PJM is showing a shortfall that could lead to outages for customers. One solution that we have advocated for is that data centers that connect but do not arrange for new generation, will be subject to curtailment first before other customers,” she said. “That likely means that data centers will power their operations with less efficient emergency backup generation, if that is the case. Either way, based on the load growth projections and the supply commitments, there is a thinning margin of reserve supply which will increase the risk of not enough generation in coming years, the risk being highest on the more extreme days when demand is highest.” In the U.S. and around the world, those extreme days are becoming more frequent and dangerous. About the author Matthew Gault is a writer covering weird tech, nuclear war, and video games. He’s worked for Reuters, Motherboard, and the New York Times. More from Matthew Gault