케이블 관리 시스템: AI 데이터 센터를 위한 광섬유 경로 및 고밀도 라우팅

2025년 12월 11일 업데이트

2025년 12월 업데이트: AI 데이터 센터는 기존 시설 대비 10배 더 많은 광섬유를 필요로 합니다. 평균 랙 밀도가 2022년 15kW에서 새로운 AI 홀에서는 40kW로 상승하며, 랙당 수평 케이블 배선이 2배로 증가하고 있습니다. 데이터 센터 전선/케이블 시장은 2025년 209억 달러에 도달했으며, 2031년까지 548억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다. Meta의 AI 클러스터는 오버헤드 라우팅으로 PUE 1.1을 달성하고 있습니다. MPO-16 및 VSFF 커넥터가 현재 800G를, 향후 1.6T 로드맵을 지원합니다.

생성형 AI 데이터 센터는 GPU 클러스터와 저지연 인터커넥트를 지원하기 위해 기존 시설보다 10배 더 많은 광섬유를 필요로 합니다.¹ 800G 네트워킹을 통해 수천 개의 GPU를 연결하는 케이블 인프라는 기존 데이터 센터 설계에서는 예상하지 못했던 관리 과제를 만들어냅니다. 랙당 10-140kW를 요구하는 개별 GPU 클러스터로 인해 운영자들은 액체 매니폴드와 냉각 인프라를 중심으로 레이아웃을 재설계해야 하며, 평균 랙 밀도가 2022년 15kW에서 새로운 AI 홀에서 40kW로 상승하면서 랙당 수평 케이블 배선이 2배로 증가하고 있습니다.²

데이터 센터 케이블 관리 시장은 AI 워크로드가 인프라 요구사항을 재편함에 따라 상당한 성장이 예상됩니다.³ 데이터 센터 전선 및 케이블 시장은 2025년 209.1억 달러에 도달했으며, 연평균 성장률 7.94%로 2031년까지 548.2억 달러에 이를 것으로 전망됩니다.⁴ 케이블 트레이 랙 시장의 9.8% 성장은 데이터 센터 건설 및 업그레이드에 대한 투자 증가를 반영합니다.⁵ AI 인프라를 구축하는 조직에게 설계 단계에서 내리는 케이블 관리 결정은 냉각 효율성, 서비스 가능성, 그리고 미래 대역폭 성장을 위한 용량에 직접적인 영향을 미칩니다.

AI를 위한 오버헤드 라우팅 vs 바닥 하부 라우팅

전통적인 이중 바닥 데이터 센터 모델은 현대 AI 배포에서 오버헤드 라우팅으로 대체되고 있습니다. 이러한 변화는 바닥 하부 경로의 냉각 요구사항과 케이블 밀도 한계 모두에 대응하기 위한 것입니다.

오버헤드 라우팅의 이점은 고밀도 환경에서 배가됩니다. 광섬유와 AOC는 콜드 아일 공기 흐름을 방해하지 않도록 랙 위에 설치됩니다.⁶ Meta의 AI 클러스터는 오버헤드 라우팅을 사용하여 PUE 1.1까지 달성합니다.⁷ 저렴한 건설 비용, 케이블 추가 및 추적의 용이성, 그리고 고전압 전원 케이블과의 분리가 오버헤드 방식을 선호하게 만듭니다.⁸

바닥 하부 라우팅의 한계는 AI 밀도에서 심각해집니다. 케이블 혼잡은 공기 흐름을 방해하고 냉각 효율성을 저해하는 핫스팟을 만듭니다.⁹ 바닥 하부 전력 배분은 모든 열 손실 와트가 열 관리에 부담을 주는 고밀도 환경에서 여러 문제를 야기합니다.¹⁰ 기존 데이터 센터 케이블 수량에 맞게 설계된 경로는 AI 네트워킹이 요구하는 5배 증가를 수용할 수 없습니다.

바닥 하부 라우팅이 적합한 경우: 이중 바닥 아래에 배치되는 짧은 구리 DAC는 공기 흐름 차단을 방지하기 위해 최소 6인치 여유 공간이 필요합니다.¹¹ 바닥 하부 경로는 캐비닛 열과 공기 흐름 방향에 평행하게 배치되어야 합니다. 저전압 경로는 깊이가 6인치를 넘지 않아야 하며, 케이블 트레이는 용량의 50% 이하로 채워야 합니다.¹² 이중 바닥은 전력 밀도가 낮은 시설이나 빈번한 변경 및 추가가 필요한 곳에서 여전히 유용합니다.¹³

액체 냉각 통합은 라우팅 결정을 복잡하게 만듭니다. 액체 냉각 매니폴드는 한때 케이블 트레이가 사용하던 공간을 차지하여, 설계자들이 더 좁은 반경으로 번들을 재배치해야 합니다.¹⁴ 계획 단계에서 케이블 경로와 냉각수 배분 모두를 처음부터 고려해야 하며, 어느 쪽도 사후 고려 대상으로 취급해서는 안 됩니다.

현대 데이터 센터는 점점 더 콘크리트 바닥을 채택하고 케이블과 냉각 장치를 바닥 아래가 아닌 위에 설치합니다.¹⁵ 신선한 공기와 핫 아일 격리 냉각 전략은 고밀도 배포에서 바닥 하부 공기 라우팅보다 더 효과적으로 작동합니다.¹⁶

800G 인프라를 위한 광섬유 경로 설계

선도적인 클라우드 제공업체들은 광섬유 경로가 사후 고려가 아닌 전력 및 냉각과 동일한 계획 우선순위를 받는 광학 우선 아키텍처로 데이터 센터를 설계합니다.¹⁷ 이 접근 방식은 광섬유 인프라를 AI 역량의 기반으로 인식합니다.

대역폭 요구사항이 광섬유 밀도를 결정합니다. 16개의 GPU가 장착된 단일 AI 랙은 400Gbps 이상의 동-서 트래픽을 발생시킬 수 있어, 레거시 링크에서 심각한 병목현상을 만듭니다.¹⁸ 800Gbps는 2025년까지 대부분의 AI 백엔드 네트워크 포트를 구성할 것입니다.¹⁹ 1.6T로의 전환은 밀도 증가를 계속합니다.

이중화 아키텍처는 가용성을 보장합니다. 현대 데이터 센터는 여러 경로와 백업 연결을 갖춘 광섬유 네트워크를 구축하여, 하나의 링크가 실패해도 즉각적인 트래픽 재라우팅을 가능하게 합니다.²⁰ 내결함성 설계는 비싼 GPU 리소스를 유휴 상태로 만들 수 있는 연결 장애로부터 AI 워크로드를 보호합니다.

모듈식 확장은 향후 업그레이드를 가능하게 합니다. 광섬유 시스템은 모듈식 카세트, MTP 트렁크, 고밀도 패널을 통해 선형적으로 확장되어, 인프라를 철거하지 않고도 800G 이상으로 업그레이드할 수 있습니다.²¹ 400G 요구사항에 맞게 구축된 네트워크는 경로 재구성이 아닌 구성요소 업그레이드를 통해 800G, 1.6T 또는 더 빠른 속도를 수용해야 합니다.

커넥터 밀도는 고속 인프라에서 중요합니다. MPO-16 및 VSFF(초소형 폼 팩터) 커넥터는 현재 800G와 미래의 1.6T 네트워크를 지원합니다.²² FS MMC 케이블과 광섬유 패널은 MTP/MPO 형식보다 3배 높은 포트 밀도를 제공합니다.²³ 단일 MPO/MTP 커넥터는 여러 광섬유(8개에서 32개 이상)를 종단하여 수많은 연결을 컴팩트한 인터페이스로 통합합니다.²⁴

지연 민감도는 경로 설계에 영향을 미칩니다. AI 환경에서 GPU 간 네트워크 거리는 나노초 단위의 지연으로 측정됩니다.²⁵ 각 추가 커넥터나 패치 포인트는 잠재적 병목이 되므로, 광섬유 아키텍처는 서비스 가능성을 유지하면서 물리적 인터페이스를 최소화해야 합니다.²⁶

고밀도 커넥터 기술

800G 및 그 이상으로의 전환은 밀도와 성능 요구사항을 해결하는 커넥터 혁신을 주도합니다.

MPO/MTP 커넥터는 여전히 핵심 표준입니다. Multi-fiber Push On(MPO) 및 Multi-fiber Termination Push-on(MTP) 커넥터는 여러 광섬유 종단을 단일 인터페이스로 통합합니다.²⁷ 8개에서 32개 광섬유까지의 변형은 트랜시버 요구사항에 맞는 다양한 밀도 구성을 가능하게 합니다.

VSFF 커넥터는 밀도를 상당히 높입니다. CS, SN, MDC 커넥터는 기존 LC 커넥터보다 훨씬 작은 폼 팩터를 제공하여, 동일한 랙 공간에서 더 많은 연결을 가능하게 합니다.²⁸ 더 작은 폼 팩터는 AI 네트워킹으로 인해 광섬유 수가 급증할 때 중요해집니다.

MMC 커넥터는 밀도를 더욱 높입니다. FS는 2025년 12월 AI 기반 데이터 센터 케이블링을 위해 특별히 MMC 커넥터 솔루션을 출시하여, 광학 성능을 유지하면서 MPO 대비 3배의 밀도를 제공합니다.²⁹

극성 관리는 신중한 계획이 필요합니다. MPO/MTP 시스템은 트렁크 케이블, 카세트, 패치 코드 전체에서 일관된 극성을 요구합니다. 극성 오류는 배포를 지연시키고 문제 해결을 복잡하게 만드는 연결 실패를 야기합니다. 극성이 검증된 사전 종단 어셈블리는 대규모 클러스터에서 설치 오류를 줄입니다.³⁰

GPU 서버를 위한 케이블 관리 모범 사례

고밀도 GPU 랙은 체계적인 케이블 관리 접근 방식이 필요한 열 및 조직적 과제를 발생시킵니다.

공기 흐름 보호는 냉각 효과에 직접적인 영향을 미칩니다. 연구에 따르면 적절한 케이블 관리는 장애물을 제거하여 냉각 비용을 20-30% 절감합니다.³¹ 랙이 10-20kW의 열을 방출하는 환경에서 조직화된 케이블링을 통한 최적의 공기 흐름 유지는 매우 중요합니다.³² 고밀도 AI 서버는 기존 장비 대비 랙 전력 소비를 2배로 늘릴 수 있어, 적절한 케이블 조직이 열 관리에 더욱 중요해집니다.³³

NVIDIA 전용 가이드라인은 GPU 랙 요구사항을 다룹니다. 랙이 스위치와 랙 측벽 사이에 케이블을 배치할 수 있는 너비를 제공하는지 확인하십시오. 케이블이 공기 흐름이나 트랜시버/시스템 유닛 추출을 방해해서는 안 됩니다. 커넥터에 대한 변형과 장력을 제거하기 위해 케이블을 랙 구조물에 묶으십시오.³⁴

분리 요구사항은 간섭을 방지합니다. 전자기 간섭을 방지하기 위해 전원 케이블과 데이터 케이블을 최소 50mm 이상 떨어뜨리거나 분리된 트레이를 사용하십시오.³⁵ 업계 표준은 데이터와 전원 케이블을 최소 12인치 이상 분리할 것을 권장합니다.³⁶

굽힘 반경 준수는 신호 무결성을 보호합니다. 제조업체 사양을 따르십시오: 일반적으로 신호 손실을 방지하기 위해 Cat 6는 직경의 4배, 광섬유는 10배입니다.³⁷ 굽힘에 둔감한 광섬유 옵션은 제약을 줄이지만, 고밀도 번들에서는 광섬유 수준이 아닌 케이블 수준 사양이 실질적인 제약으로 남습니다.

고정 방식은 서비스 가능성에 영향을 미칩니다. 케이블 재킷을 보호하고 쉬운 재배선을 위해 케이블 타이 대신 벨크로 스트랩을 사용하십시오.³⁸ 장비 흡입구 앞에 최소 75mm 여유 공간을 두고 팬을 막지 않도록 케이블을 수평으로 배선하십시오.³⁹

사용하지 않는 케이블 제거는 과부하를 방지합니다. 사용하지 않는 케이블을 그대로 두면 랙 과부하가 발생하여 공기 흐름이 감소하고 장치 성능이 저하되며 문제 해결이 복잡해집니다.⁴⁰ 정기적인 케이블 감사로 폐기된 인프라를 식별하고 제거합니다.

인프라 하드웨어 옵션

케이블 관리 하드웨어는 다양한 배포 요구사항에 맞는 단순한 트레이부터 정교한 오버헤드 시스템까지 다양합니다.

래더형 케이블 트레이는 가로대와 같은 구조로 공기 순환과 열 방출을 촉진하면서 무거운 케이블을 지지합니다.⁴¹ 개방형 설계는 시각적 검사와 열 배출을 가능하게 하여, 래더 트레이가 랙 열 위의 수평 배선에서 인기 있습니다.

트러프형 트레이는 습기와 이물질로부터 케이블을 보호하는 밀폐형 설계를 제공합니다.⁴² 견고한 구조는 열 방출보다 물리적 보호가 중요한 환경에 적합합니다.

트레이형 제품은 케이블 배치를 위한 평평한 표면을 제공하여 조직화된 설치를 촉진합니다.⁴³ 단순한 설계는 다양한 케이블 크기를 수용하고 쉬운 추가를 가능하게 합니다.

소재 선택은 환경과 부하에 따라 달라집니다. 알루미늄 트레이는 가볍고 부식에 강하며 설치가 쉬워 무게에 민감한 환경에 이상적입니다.⁴⁴ 스틸 트레이는 무거운 케이블 부하와 견고한 애플리케이션을 위해 더 높은 강도와 내구성을 제공합니다.⁴⁵

Zero-U 수직 관리자는 장비 공간을 최대화합니다. 랙 레일과 측면 패널 사이의 Zero-U 공간에 후면 장착된 수직 케이블 관리는 전면 위치를 장비용으로 비워둡니다.⁴⁶ 이 접근 방식은 모든 랙 유닛이 중요한 고밀도 배포에 적합합니다.

레이스웨이는 수직 케이블 조직을 효과적으로 처리하며, 특히 수직 배선이 조직화되고 접근 가능해야 하는 고밀도 서버 랙에서 유용합니다.⁴⁷

표준 및 사양

업계 표준은 성능 및 안전 규정 준수를 위한 케이블 관리 설계를 안내합니다.

TIA-942-C는 2024년 5월 승인되어 AI 워크로드로 인한 높은 랙 밀도를 다루고 새로운 멀티모드 광섬유 유형을 인정합니다.⁴⁸ 이 표준은 데이터 센터 케이블링 인프라 설계의 프레임워크를 제공합니다.

Category 8 이더넷은 짧은 거리에서 최대 40Gbps를 지원하여, 구리 연결이 여전히 적합한 현대 고밀도 랙에 이상적입니다.⁴⁹ Cat 8은 랙 내 서버-ToR 연결에 적합합니다.

OM5 광대역 멀티모드 광섬유는 여러 파장을 가능하게 하고 차세대 광 네트워크를 위한 향상된 성능을 제공합니다.⁵⁰ 이 광섬유 유형은 기존 멀티모드 인프라에서 용량 증가를 위한 파장분할다중화를 지원합니다.

충전율 가이드라인은 경로 과부하를 방지합니다. 50% 충전 용량으로 설계된 케이블 트레이는 열 방출과 향후 추가를 위한 여유 공간을 허용합니다.⁵¹ 과밀한 경로는 냉각을 방해하고 이동, 추가, 변경을 복잡하게 만듭니다.

대역폭 성장 계획

케이블 관리 인프라는 AI 확산으로 인해 연간 50-75%의 대역폭 성장 전망을 수용해야 합니다.⁵² 현재 요구사항만 수용하는 설계는 가까운 미래에 구식이 될 위험이 있습니다.

광섬유 수량 여유는 트랜시버 업그레이드를 가능하게 합니다. 고광섬유 수량 MPO/MTP 백본과 모듈식 패치 패널은 카세트와 패치 코드 교체를 통해 새로운 트랜시버 기술에 적응할 수 있게 합니다.

[번역을 위해 내용이 잘렸습니다]