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[IT뉴스]“데이터센터 폐열로 탄소 잡고 발전까지” UNIST, 비용 48%·탄소 72% 감축

온카뱅크관리자

2026-09-15 13:37:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 임한권 교수팀, 고체산화물 연료전지·ORC 폐열 발전·탄소 포집 통합 GPU 2만개 분석…연간 냉각비 1900만 달러·온실가스 15만 톤 절감 미국은 연료전지·한국은 전력망 유리…‘케미컬 엔지니어링 저널’ 게재 
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 인공지능(AI) 생성이미지로 가운데는 데이터센터, 왼쪽은 전기 공급 연료전지와 이산화탄소 포집 설비, 오른쪽은 서버 폐열로 전기를 만드는 발전 설비
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 인공지능(AI) 데이터센터 가동 중 버려지는 열을 회수해 탄소를 포집하고 다시 전기를 생산하는 통합 에너지 시스템이 개발됐다. 기존 방식보다 운영 비용을 약 48%, 전 과정 온실가스 배출량을 최대 72%까지 줄일 수 있는 것으로 나타났다.
 울산과학기술원(UNIST)은 탄소중립대학원 임한권 교수 연구팀이 고체산화물 연료전지(SOFC)와 유기 랭킨 사이클(ORC) 기반 폐열 발전, 탄소 포집 기술을 결합한 데이터센터 통합 에너지 시스템을 설계하고 성능을 입증했다고 15일 밝혔다.
 AI 데이터센터는 대규모 연산 처리를 위해 24시간 가동되면서 막대한 전력을 소모한다. 특히 전체 소비 전력 중 냉각에 쓰이는 비중만 약 39%에 달해 발열 해소와 전력 효율화가 핵심 과제로 꼽힌다.
 연구팀은 데이터센터 인근에 천연가스 기반 SOFC를 분산 배치해 전력을 직접 공급하는 방식을 적용했다. 발전 효율이 높은 SOFC에서 발생하는 고온 배출열은 이산화탄소 포집 액체를 가열·분리해 재사용하는 공정에 투입해 탄소 배출을 억제한다.
 서버에서 발생하는 열은 전기 생산으로 회수한다. 서버를 식힌 냉각수의 폐열로 특수 냉매를 증발시키고, 해당 증기로 터빈을 돌려 전력을 생산하는 유기 랭킨 사이클(ORC) 기술을 접목했다. 여기서 생산된 전기는 다시 데이터센터 냉각 전력으로 재투입된다.
 연구팀은 GPU 2만 개 규모의 데이터센터를 기준으로 한국, 미국, 유럽연합(EU) 3개 지역의 에너지 가격과 전력망 구조를 반영한 24개 시나리오를 비교 분석했다.
 분석 결과, SOFC와 탄소 포집, ORC 냉각을 통합 적용한 시스템은 기존 전력망과 공랭식 냉각 조합 대비 총비용 48%, 온실가스 배출량 최대 72% 절감 효과를 거뒀다. 세 지역 모두 ORC 냉각 도입 시 연간 냉각 전력 비용을 최대 1900만 달러 아낄 수 있었다. 온실가스 배출량도 연간 약 8만~15만 톤 줄어들었으며, 탄소배출권 제도를 고려하면 연간 500만~1000만 달러의 탄소 비용 절감 효과가 더해졌다.
 다만 최적의 전력 공급원은 지역별 에너지 여건에 따라 엇갈렸다. 천연가스 가격이 저렴한 미국은 SOFC 직접 발전이 경제적 우위를 점했으나, 가스 가격이 높은 한국은 비용 측면에서 기존 전력망을 연계하는 방식이 유리했다.
 임한권 교수는 “데이터센터에 최적화된 에너지 시스템은 지역별 에너지 가격과 전력 믹스에 따라 달라진다”며 “이번 연구는 데이터센터 규모와 입지 조건에 맞춘 에너지 시스템 설계 및 ESG 전략 수립에 실질적인 기준을 제공할 것”이라고 말했다.
 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’ 온라인판에 게재됐다.
 울산=장지승 기자 jjs@sedaily.com
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