In Edison’s Revenge, Data Centers Are Transitioning From AC to DC

Context

기존 데이터센터는 중전압 AC(1kV~35kV) → 저전압 AC(480V/415V) → DC → AC → 저전압 DC(54V)로 5단계 변환을 거치며 각 단계에서 전력 손실이 발생했다. 전통적 랙은 10kW 수준이었으나 AI 인프라는 1MW 규모로 증가하면서 AC-DC 변환의 에너지 손실, 구리 버스바 용량(1MW 랙당 200kg, 1GW 데이터센터당 200,000kg), 변압기 크기 등이 지탱 불가능한 수준에 도달했다.

Technical Solution

• 중전압 AC(13.8kV)를 데이터센터 경계에서 직접 800VDC로 변환: 중간 변환 단계 제거로 변압기 및 전력공급장치 개수 감소
• 800V DC 버스를 시설 전체에 분배: 각 랙에서 컴팩트한 DC-DC 컨버터로 GPU/CPU용 전압 강압
• 고전압 DC 아키텍처로 전환: 415V AC에서 800V DC로 변경하여 전도체 크기 동일 시 전송 전력량 85% 증가
• Vertiv(NVIDIA Vera Rubin Ultra Kyber 플랫폼 통합), Eaton(중전압 고체상태 변압기 기반 시스템), Delta(800V DC 660kW 인로우 파워랙 + 480kW 임베디드 배터리), SolarEdge(99% 효율 SST + 네이티브 DC UPS) 등 벤더 솔루션 출시
• Mt. Diablo Initiative(Meta, Microsoft, Open Compute Project 협력): 400V DC 랙 전력 분배 실험 진행 중

Impact

• 전도체 크기 동일 조건에서 전송 전력 85% 증가
• 구리 사용량 45% 감소
• 에너지 효율 5% 개선
• GW급 시설 총소유비용(TCO) 30% 감소
• 저전압으로 전환되는 각 단계에서 전력 손실 감소

Key Takeaway

고전압 DC 아키텍처는 전력 변환 단계 축소로 에너지 손실을 감소시키고 구리 자재비를 절감하는 동시에 AI 인프라의 극대형 전력 소비(MW 규모)를 효율적으로 공급하는 설계 원칙이다. 다만 업계 표준화, 안전 프레임워크, DC 전용 장비 공급망 안정화, 대규모 자본투자를 정당화할 장기 수요 약정이 선행되어야 광범위한 채택이 가능하다.