존슨콘트롤즈 '흡수식 냉동기 설계 가이드' 공개…폐열로 냉각, AI 연산에 97MW 재배분

미국 냉난방·빌딩설비 기업 존슨콘트롤즈가 지난 7월 28일(현지시간) AI 데이터센터의 폐열을 냉각에 재활용하는 '흡수식 냉동기 설계 가이드'를 발표했다. 1기가와트(GW) 규모 데이터센터에서 냉각용 전력 소비를 줄여 최대 97메가와트(MW)를 AI 연산에 추가로 쓸 수 있다는 분석이다.

■ 제품 개요: 폐열 구동 흡수식 냉동기 설계 가이드

이번 가이드는 데이터센터가 현장에서 전력을 자가발전할 경우 투입 에너지의 약 57%가 열 형태로 버려질 수 있다는 문제의식에서 출발했다. 버려지는 폐열을 다시 전기로 만드는 대신 냉각에 재활용하는 것이 핵심이다.

일반 냉동기가 전기로 압축기를 구동하는 것과 달리, 흡수식 냉동기는 열을 주요 에너지원으로 사용한다. 발전 과정에서 나온 폐열로 냉각설비를 가동해, 냉각에 쓰던 전력을 서버와 AI 가속기에 돌리는 구조다.

존슨콘트롤즈는 "폐열을 흡수식 냉동기에 연결하면 냉각용 전력을 크게 줄이고, 같은 온사이트 전력으로 더 많은 IT 부하를 수용할 수 있다"고 제시했다.

■ 특장점: 냉각 전력 44% 절감, IT 전력 97MW 확보

가이드에 따르면 이 방식을 적용하면 냉각 관련 전력수요를 최대 44% 줄일 수 있다. 절감된 전력을 연산에 재배분하면 1GW급 시설에서 최대 97MW의 추가 AI 연산 여력이 생긴다.

존슨콘트롤즈는 1GW급 'AI 팩토리'를 가정할 때 생애주기 기준 최대 180억 달러의 추가 매출 잠재력이 있다고 분석했다. 별도 전력 인프라 증설 없이 기존 설비 안에서 연산 능력을 끌어올린다는 점이 경쟁력으로 꼽힌다.

국내 연구에서도 폐열 활용의 효율 개선 효과가 확인된다. 데이터센터 전력의 약 45%가 서버 발열 억제에 쓰이는 만큼, 폐열을 흡착식 히트펌프로 회수하면 전력사용효율(PUE)을 1.1 미만으로 낮출 수 있다는 발표가 나왔다.

■ 적용 사례: 액침냉각·지역난방 연계 설계로 확산

국내 HVAC 업계 발표에 따르면 200kW 액침냉각탱크에서 3555kW의 폐열을 회수할 수 있으며, 액침냉각 적용 시 PUE가 1.2에서 1.041.1 미만으로 개선되는 것으로 나타났다.

액체냉각 GPU 랙의 폐열은 55~65도 온도대로 회수돼, 온수 루프와 지역난방 연계에 활용할 수 있다. 미국냉난방공조학회(ASHRAE) AI 데이터센터 프레임워크는 고밀도 랙과 온수 루프, 열회수를 전제로 한 열설계를 권고했다.

다만 폐열을 지역난방으로 바로 보내는 방식은 열손실과 민원 부담이 크다는 지적도 있다. 이 때문에 데이터센터 부지 내에서 폐열을 재처리해 냉열로 전환하는 방식이 더 현실적이라는 판단이 제시됐다.

■ 도입 여건: 인허가·설비 통합설계가 관건

해외에서는 폐열 활용을 제도화하는 움직임이 뚜렷하다. 독일은 300kW 이상 신규 데이터센터에 2026년 7월 이후 10%, 2027년 15%, 2028년 20%의 폐열 재활용을 의무화하는 규제를 예고한 것으로 전해진다.

건축·건설 업계에서는 데이터센터를 '전력소비 건물'이 아닌 '열자원 인프라'로 보는 시각 전환이 요구된다. 액체냉각·열회수·전력피크 대응을 아우르는 통합 설계가 고부가 수익원으로 부상하고 있다.

건축·인테리어 관점에서는 고발열 서버실의 동선과 유지보수성, 배관·덕트 배치까지 반영한 고밀도 공간 설계가 핵심 과제로 떠오를 전망이다.

참고·출처

• AI타임스: https://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=214631
• 투데이에너지: https://www.todayenergy.kr/news/articleView.html?idxno=301300
• Johnson Controls(Yahoo Finance): https://finance.yahoo.com/technology/ai/articles/johnson-controls-introduces-absorption-chiller-150000020.html
• District Energy: https://www.districtenergy.org/blogs/district-energy/2026/08/20/johnson-controls-turns-waste-heat-into-ai-computin
• KHARN: https://www.kharn.kr/news/article.html?no=30821
• ASHRAE AI Data Center Framework: https://www.ashrae.org/technical-resources/ai-data-center-framework/energy-and-thermal-efficiency
• 동아일보: https://www.donga.com/news/Economy/article/all/20241101/130344479/2

그래픽=아키파이·GPT Image 2, 자료=독일 규제(예고), 존슨콘트롤즈