급증하는 AI 워크로드, 전력 시스템 안정성을 위협하다: 새로운 데이터센터 모델이 제시되다

본 논문은 AI 워크로드 증가로 인한 데이터센터의 전력 수요 변화가 전력 시스템 안정성에 미치는 영향을 분석하고, UPS, 냉각 부하, 맥박성 부하를 고려한 새로운 동적 부하 모델을 제안합니다. 아일랜드 전력 시스템을 대상으로 한 실증 결과를 통해 제안된 모델의 효과성을 확인하였습니다.

끊임없이 증가하는 컴퓨팅 파워의 수요는 전 세계적으로 수많은 데이터센터(DC) 건설로 이어지고 있습니다. 특히 인공지능(AI) 워크로드를 처리하는 데이터센터의 경우, 그 고유한 전력 특성과 Fault-Ride-Through (FRT) 동작은 전력 시스템의 안정성에 심각한 위협이 될 수 있습니다. 전력 시스템의 안정적인 운영을 위해서는 데이터센터를 포함한 모든 부하의 정확한 모델링이 필수적입니다.

Alberto Jimenez-Ruiz와 Federico Milano가 발표한 최신 논문, "Data Center Model for Transient Stability Analysis of Power Systems"은 이러한 문제에 대한 해결책을 제시합니다. 이 논문은 데이터센터의 동적 특성을 정확하게 포착하는 새로운 동적 부하 모델을 제안합니다. 이 모델의 핵심은 세 가지 특징으로 요약됩니다.

• 무정전 전원 공급 장치(UPS): 서버 부하와 전력망 사이에 위치하여 전력 공급의 안정성을 확보합니다.
• 냉각 부하: 유도 전동기를 사용하여 데이터센터의 냉각 시스템을 모델링합니다. 냉각 시스템은 데이터센터의 전력 소비에 상당한 영향을 미치는 요소입니다.
• 맥박성 부하: 현대적인 AI 워크로드를 처리하는 데이터센터에서 발생하는 과도 현상을 나타내는 맥박성 부하를 모델링합니다. AI 연산은 짧은 시간에 높은 전력을 소모하는 특성이 있어, 이러한 맥박성 부하를 고려하는 것이 중요합니다.

연구진은 아일랜드 전력 시스템 전체를 모델링하고, 실제 데이터센터 운영 데이터를 사용하여 제안된 모델의 성능을 검증했습니다. 이를 통해 제안된 모델이 전력 시스템의 동적 성능 분석에 효과적이며, 전력 시스템 안정성 향상에 크게 기여할 수 있음을 확인했습니다. 이는 AI 시대의 급증하는 전력 수요에 효과적으로 대응하기 위한 중요한 발걸음입니다. 하지만, 이 모델은 아일랜드 시스템에 특화되어 있으므로 다른 지역 및 다양한 데이터 센터 구성에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 예상됩니다. 또한, AI 워크로드의 다양성과 복잡성을 더욱 정교하게 반영하는 모델 개발 또한 지속적인 연구 과제로 남아 있습니다.