엔비디아 AI 칩 시대에 도전장 내민 유럽의 초전도 기술, 차세대 에너지 혁명의 신호탄

'AI는 전기를 먹고 산다'는 시대, 초전도가 답이 될까?

요즘 AI 얘기만 나오면 항상 따라붙는 게 있어요. 바로 '전력 문제'랍니다. 전 세계 데이터센터의 전력 소비량은 2022년 약 460테라와트시(TWh)에서 2026년 1천 TWh로 두 배 이상 급증할 것으로 전망되고 있거든요. 엔비디아의 차세대 AI 칩 '루빈 울트라'가 장착된 서버 랙 하나가 소비하는 전력은 600kW에 달하는데, 이는 가정집 200가구가 동시에 쓰는 전기량이라니 얼마나 막대한지 감이 오시죠?

하지만 희소식이 들려오고 있어요. 바로 영하 150도 극저온 환경에서 작동하는 초전도 기술이 데이터센터의 에너지 문제를 획기적으로 해결할 수 있다는 전망입니다.

초전도란 정확히 뭘까?

초전도 현상은 좀 신기한데요. 초전도 현상은 특정 물질이 임계 온도 이하에서 전기저항이 사라지는 현상을 의미하며, 초전도 상태에서는 전류가 흐를 때 에너지 손실이 없어서 대전력을 효율적으로 전송하고 강한 자기장을 발생시켜 자석을 소형화할 수 있습니다. 쉽게 말해, 전력 손실 없이 엄청난 에너지를 보낼 수 있다는 뜻이에요.

유럽이 이미 실현한 초전도 기술

유럽 핵물리연구소(CERN)는 현재 대형 강입자 충돌기(LHC)의 업그레이드를 추진 중이며, 2019년 CERN이 주관하는 국제 가속기 워크샵의 부제를 "No-insulation"으로 지정하는 등 무절연 고온 초전도 자석 관련 연구를 본격적으로 추진하고 있습니다. LHC에는 테라전자볼트급의 높은 가속 에너지를 얻을 정도의 강력한 자기장을 내기 위해 모두 초전도 전자석으로 이루어져 있으며, 전자석의 초전도 상태를 실현하기 위해서는 극저온인 절대온도 1.9도 K, 즉 섭씨 영하 271.3도를 유지해야 한대요.

AI 시대의 냉각 문제, 초전도로 푼다?

현재 AI 데이터센터들은 가파른 열 발생 문제로 골머리를 앓고 있어요. AI용 GPU 서버실의 발열이 기존 데이터센터의 10배에 달하고, 고발열 환경에서 누수나 전력 이상이 발생하면 대형 화재로 이어질 수 있다거든요.

이를 해결하기 위해 업계는 액체 냉각 같은 방식을 도입하고 있는데, 초전도 기술은 이보다 한 단계 앞서간 솔루션이 될 수 있다는 평가를 받고 있습니다. 무엇보다 초전도는 에너지 손실이 거의 없다는 점이 가장 큰 장점이죠.

앞으로의 전망

국제에너지기구(IEA)는 기존 전력망에 AI 최적화 기술을 적용하면 별도의 송전망 증설 없이도 재생에너지 수용 능력을 최대 40%까지 높일 수 있다고 분석했어요. 초전도 가속기와 같은 획기적인 기술이 도입된다면, 이 수치는 더 높아질 수 있을 거예요.

물론 극저온 유지 비용이나 기술적 난제들이 여전히 남아있어요. 하지만 유럽이 이미 입자 가속기 분야에서 이를 구현하고 있다는 것은 AI 데이터센터 업계에도 빛이 될 만한 신호라고 할 수 있겠습니다.

'전기를 먹는 하마'라 불리던 AI 시대가 초전도 기술로 새로운 국면을 맞이할 수도 있다는 거죠. 앞으로의 기술 발전을 지켜보는 것만으로도 충분히 흥미로울 것 같습니다.

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최호선 기자