"전력·부지·수자원 절약" 바다로 향하는 AI 인프라, 中 해저 AI 데이터센터 가동으로 경쟁 신호탄

中, 상하이 해안서 수중 청정에너지 데이터센터 공식 개관
韓·美 등 여타 국가도 바닷속 AI 인프라 건설 시도
민간 기업들은 해상 데이터센터에 주목, 초기 경쟁 본격화

중국의 수중 인공지능(AI) 데이터센터 프로젝트가 본격적으로 가동되기 시작했다. 바닷속에 서버 유닛을 배치해 육상 데이터센터의 고질적 한계인 부지 문제를 해결하고, 청정 에너지·해수 냉각 기술로 전력 및 수자원 소모 부담을 최소화한 것이다. 이러한 수중 데이터센터 건설 시도는 중국 외에도 다수 국가에서 관찰되고 있으며, 민간 시장에서는 해상 인프라 구축에 도전장을 던지는 기업도 증가하는 추세다.

中의 해저 데이터센터 사업

21일(현지시각) 에너지 전문 매체 오일프라이스에 따르면, 중국은 최근 세계 최초의 해상풍력 기반 수중 데이터센터인 ‘상하이 린강 해저 데이터센터’를 공식 개관했다. 해당 시설은 데이터센터 전문 기업 하이클라우드 기술팀과 국영 중국통신건설이 총 2억3,800만 달러(약 3,660억원)의 자금을 공동 투입해 개발했으며, 상하이 해안에서 16km 이상 떨어진 수면 아래 10m 깊이에 24메가와트(MW) 용량의 서버 유닛들을 설치하는 방식으로 구축됐다.

린강 데이터센터는 인근 50기 이상의 터빈을 갖춘 200MW급 해상 풍력 발전 단지와 직접 연결돼 있어 전체 사용 전력의 95% 이상을 청정 전력으로 공급받는다. 전력 수요는 동일한 규모의 기존 육상 데이터센터와 비교해 5분의 1 이상 낮다. 차가운 해수가 서버를 자연적으로 감싸며 열을 식혀주는 천연 냉각 효과 덕분에 데이터센터의 근본적인 에너지 소모량이 대폭 감소한 것이다.

이러한 구조는 수자원 절감에도 유의미한 효과가 있다. 육상 데이터센터는 AI 연산 과정에서 발생하는 장비의 열을 식히기 위해 전체 전력 수요의 약 25%~40%를 냉각수 순환 시스템에 투입해야 한다. 최근 유엔대학 물·환경·보건연구소(UNU-INWEH)는 오는 2030년까지 전 세계 데이터센터의 '물 발자국(Water Footprint)'이 무려 9조3,000억 리터에 달할 것이라는 전망을 내놓기도 했다. 반면 수중 데이터센터는 해수를 간접 활용하므로, 담수 자원을 전혀 소모하지 않고도 장비의 과열을 막을 수 있다.

각국에서 유사한 도전 이어져

이 같은 도전에 나선 국가는 비단 중국뿐만이 아니다. 대표적인 유사 전례로는 미국 마이크로소프트(MS)가 2010년대 추진한 나틱 프로젝트가 꼽힌다. 나틱은 해저에 밀폐형 데이터센터를 설치하는 실험 프로젝트로, 담수로 구성된 열교환기가 밀봉된 서버에서 열을 흡수하고 외부 열교환기가 바닷물로 이를 식히는 구조가 적용됐다. MS는 2015년 미국 캘리포니아 해안에서 첫 시험 설비를 운영한 데 이어, 2018년에는 스코틀랜드 오크니 제도 인근 해저에 864대 서버와 27.6페타바이트(PB) 저장장치를 탑재한 데이터센터를 설치했다. 2020년 회수된 해당 서버들은 지상 데이터센터의 서버에 비해 1/8에 불과한 고장률을 보였다.

한국에서도 비슷한 성격을 띠는 계획이 등장했다. 지난 4월 울산시는 해양수산부가 주도하는 ‘탄소제로 수중 데이터센터 표준모형 개발 사업’ 대상지로 최종 선정돼 향후 5년간 국비 400억원을 지원받는다고 발표했다. 울산시는 올해부터 주관연구기관인 한국해양과학기술원과 함께 연구·개발(R&D)에 착수하고, 수중 데이터센터의 최적 입지 분석과 기본 설계, 지반 자료 분석, 서버 냉각 성능 고도화를 위한 설계 작업 등을 진행할 예정이다.

기존 전력 소모, 부지 확보 등 육상 데이터센터의 한계를 극복하기 위한 기반도 마련된다. 울산시는 내압 용기 설계 기술과 초고효율 혼합형(하이브리드) 냉각 기술을 융합해 수심 20m 해역에서 전력효율지수(PUE) 1.2 수준의 운용 성능을 검증할 계획이다. 서버와 변·배전설비는 향후 대규모 수중 데이터센터 단지 조성 시 경제성·확장성 확보를 위해 조립식 표준 규격으로 개발한다. 구축 모형 개발 완료 예정 시점은 오는 2030년이며, 2031년부터는 상용화를 위한 수중 데이터센터 단지 조성이 본격화할 것으로 전망된다.

민간 기업들 이목도 바다로

수면 위에 데이터센터를 구축하는 사업도 곳곳에서 추진되고 있다. 일례로 미국의 해상 AI 데이터센터 스타트업 '판탈라사(Panthalassa)'는 해양 파력을 이용해 전력을 생산하고, 이를 AI 연산에 직접 활용하는 오프그리드(off-grid)형 인프라를 개발 중이다. 이러한 구상은 판탈라사의 자체 AI 컴퓨팅 노드 기술을 기반으로 한다. 먼 바다에 띄운 노드는 파도의 움직임으로 물을 끌어 올리고, 이를 가압 저장 후 방출해 터빈을 구동하는 방식으로 전력을 생산한다. 이 전력은 노드 내부에 탑재된 AI 칩을 구동하는 데 즉시 쓰인다. 자체 발전을 통해 기존 지상 데이터센터의 막대한 전력 소모 문제를 해결한 것이다. 주변 바닷물은 무료 과냉각 시설 역할을 수행하게 되며, 데이터 송수신은 저궤도 위성(LEO)을 통해 이뤄진다.

K-조선 ‘빅3’ 중 하나인 삼성중공업 역시 지난달 미국 워싱턴DC에서 열린 ‘데이터센터월드(DCW) 2026’에서 미국선급(ABS)과 영국 로이드선급(LR)으로부터 자체 개발한 50MW급 부유식 데이터센터(FDC) 모델의 개념설계 승인(AiP)을 획득했다. 글로벌 기준에 부합하는 기술 신뢰성을 확보하며 사업 기반을 다진 셈이다. 최근에는 그리스 선주사 캐피탈 클린 에너지 캐리어스 및 로이드선급, 삼성중공업의 FDC 설계 협력을 위한 공동 개발 프로젝트가 첫발을 떼기도 했다. 삼성중공업이 설계와 건조 기술을 맡고, 선주사와 선급은 사업 발굴과 인증 분야에서 협력하는 구조다. 아울러 삼성중공업은 미국 AI 서버 전문 업체 수퍼마이크로와도 해상 환경에서 AI 서버를 안정적으로 운영하기 위한 기술 협력을 추진하고 있다.

일본에서는 중고 선박을 활용하려는 움직임도 관찰된다. 일본 대형 해운사 미쓰이OSK라인은 일본의 전력·전자기기 기업 히타치, 히타치시스템즈와 손잡고 중고 선박을 FDC로 전환하는 사업을 진행 중이다. 내부 여유 공간이 큰 중고 화물선이나 자동차 운반선 선체를 데이터센터 공간으로 재활용하겠다는 구상이다. 세 회사는 2027년 이후 운용 개시를 목표로 수요 검증, 기본 사양 검토, 운영 절차 점검 등 사업성 검토에 착수했다. 미쓰이OSK라인은 선박 개조와 항만 당국 협의, 계류·정비 등 해상 운영 요건을 맡을 예정이며, 히타치 측은 데이터센터 설계 및 설치, 네트워크·보안 등 IT 인프라 요건을 검토한다.