신속한 AI 배포를 위한 모듈러 데이터센터 설계: 12개월 건설 가이드

2025년 12월 8일 업데이트

2025년 12월 업데이트: 모듈러 AI 데이터센터는 현재 통합 액체 냉각 방식으로 랙당 100kW 이상을 지원합니다. 사전 제작된 액체 냉각 모듈의 배포 기간이 8-10개월로 단축되었습니다. Microsoft, Google, Amazon이 모듈러 프로그램을 확장하고 있습니다. 공장에서 제작된 CDU 및 매니폴드 통합으로 현장 복잡성이 감소하고 있습니다. 모듈러 방식은 AI 인프라 수요 충족에 필수적이며, 시장은 2030년까지 2,360억 달러에서 9,340억 달러로 성장할 전망입니다.

AI 인프라 배포 경쟁은 24개월에서 36개월에 이르는 기존 데이터센터 건설 일정과 충돌합니다. 조직들은 3년 후가 아닌 지금 당장 GPU 용량이 필요합니다. 모듈러 데이터센터 설계는 엔터프라이즈급 안정성과 확장성을 유지하면서 배포 기간을 12개월로 단축합니다. 이 가이드는 사전 제작 솔루션이 부지 선정부터 운영 가동까지 AI 인프라 배포를 어떻게 가속화하는지 살펴봅니다.

기존 건설 방식 vs 모듈러 건설 방식 일정 비교

기존 데이터센터 건설은 지연이 누적되는 순차적 단계를 따릅니다. 부지 준비에 3-6개월, 기초 및 외부 구조물 건설에 8-12개월, MEP(기계, 전기, 배관) 설치에 6-9개월, 시운전에 3-6개월이 추가로 소요됩니다. 총 일정: 첫 번째 GPU가 가동되기까지 24-36개월이 걸립니다.

모듈러 건설은 이러한 단계를 병렬화합니다. 부지 준비가 진행되는 동안 사전 제작 모듈의 공장 조립이 동시에 이루어집니다. Schneider Electric의 레퍼런스 배포는 320개의 NVIDIA H100 GPU를 지원하는 4MW 시설에서 11개월 만에 운영 상태를 달성했습니다. 모듈은 공장에서 80% 완성된 상태로 도착하여 현장에서는 상호 연결과 시운전만 필요합니다.

Microsoft는 2024년에 14개 지역에 Azure AI 워크로드용 모듈러 데이터센터를 배포했으며, 계약부터 운영까지 평균 13개월이 소요되었습니다. 표준화된 설계로 기존 프로젝트에 일반적으로 3-4개월을 추가하는 아키텍처 반복 작업이 제거되었습니다. 각 모듈은 250kW의 IT 부하를 지원하며, 단일 모듈부터 10MW의 AI 컴퓨팅 용량을 제공하는 40개 모듈 캠퍼스까지 구성이 확장됩니다.

Uptime Institute의 2024년 조사에 따르면 모듈러 배포는 운영 첫 해에 99.982%의 가용성을 달성하며, 이는 유사한 신뢰성 지표에 도달하기 위해 18-24개월의 운영 조정이 필요한 기존 건설 방식과 동등한 수준입니다. 통제된 공장 환경은 기존 건설 방식을 괴롭히는 날씨 지연과 건설 결함을 제거합니다.

사전 제작 모듈 유형 및 구성

전력 모듈은 중전압 개폐기, 변압기 및 UPS 시스템을 ISO 표준 컨테이너에 통합합니다. Vertiv의 PowerMod는 53피트 모듈에서 2.5MW의 핵심 전력을 제공하며, 랙당 25kW로 최대 100개의 NVIDIA H100 GPU를 지원합니다. 통합 설계로 전기 설치 시간이 12주에서 10일로 단축됩니다.

냉각 모듈은 기존의 CRAH(Computer Room Air Handler) 유닛부터 액체 냉각 분배 시스템까지 다양합니다. Schneider Electric의 EdgeCoolMod는 통합 펌핑 스테이션, CDU(Cooling Distribution Unit) 및 열교환기와 함께 800kW의 냉각 용량을 제공합니다. 이 모듈은 랙당 120kW가 필요한 GB200 NVL72 배포를 위한 칩 직접 액체 냉각을 지원합니다.

IT 모듈은 실제 컴퓨팅 인프라를 수용합니다. 표준 구성에는 각각 25kW로 8개 랙을 지원하는 20피트 모듈과 각각 30kW로 16개 랙을 지원하는 40피트 모듈이 포함됩니다. Iron Mountain의 Modular Data Centers는 금융 서비스 고객을 위해 6개 모듈 구성을 배포하여 주문부터 운영까지 12주 만에 1,200개의 H100 GPU를 제공했습니다.

올인원 모듈은 단일 인클로저에 전력, 냉각 및 IT 공간을 통합합니다. Huawei의 FusionModule2000은 40피트 컨테이너에 800kW의 전력, 600kW의 냉각 및 12개 랙을 결합합니다. 이러한 솔루션은 공간 제약으로 다중 모듈 설치가 불가능한 엣지 AI 배포에 탁월합니다.

연결 모듈은 사전 제작된 구성 요소 간의 중요한 인터페이스를 제공합니다. 여기에는 전력 분배를 위한 버스웨이 시스템, 네트워킹을 위한 사전 단자 처리된 광섬유 어셈블리, 액체 냉각 회로용 매니폴드가 포함됩니다. 적절한 연결 모듈 설계는 현장 통합을 수개월에서 수주로 단축합니다.

부지 준비 요구사항

모듈러 배포도 적절한 부지 준비가 필요하지만, 요구사항은 기존 건설 방식에 비해 크게 줄어듭니다. 기초 사양은 모듈 중량과 현지 토양 조건에 따라 달라집니다. 일반적인 40피트 IT 모듈은 완전 장착 시 35,000파운드의 무게가 나가며, 150 PSF(제곱피트당 파운드) 하중을 견딜 수 있는 강화 콘크리트 패드가 필요합니다.

Compass Datacenters는 25개 배포에 걸쳐 모듈러 기초 설계를 표준화했으며, 재설계 없이 다양한 모듈 구성을 수용하는 포스트텐션 콘크리트 슬래브를 사용합니다. 이 접근 방식은 카테고리 5 허리케인 구역의 구조적 무결성을 유지하면서 기초 준비 기간을 16주에서 8주로 단축했습니다.

유틸리티 연결은 부지 준비의 주요 복잡성을 나타냅니다. 4MW 모듈러 시설에는 일반적으로 2N 전력 아키텍처를 위한 이중 피드를 통해 제공되는 12.47kV 또는 13.8kV 중전압 서비스가 필요합니다. 백업 발전기를 위한 천연가스 연결은 기존 인프라가 없는 지역에서 복잡성을 가중시킵니다. 버지니아에 있는 Dominion Energy의 모듈러 데이터센터 캠퍼스는 실제 건설이 10개월에 불과했음에도 불구하고 18개월의 유틸리티 계획이 필요했습니다.

접근 도로는 특수 운송 수단을 통한 40톤 모듈 배송을 지원해야 합니다. 75피트의 회전 반경과 100,000파운드 차량에 대해 등급이 매겨진 강화 노면이 표준 요구사항입니다. 피닉스에 있는 QTS의 모듈러 배포는 모듈 배송을 수용하기 위해 2.3마일의 접근 도로를 업그레이드해야 했으며, 프로젝트 비용에 120만 달러가 추가되었습니다.

환경적 고려사항에는 우수 관리, 소음 저감, 냉각 시스템의 열 방출이 포함됩니다. 모듈러 배포는 일반적으로 기존 건설과 동일한 환경 허가가 필요하지만, 가속화된 일정으로 인해 병렬 허가 처리가 요구됩니다. 싱가포르에 있는 Digital Realty의 모듈러 시설은 당국과의 조기 협력을 통해 4개월 만에 환경 허가를 확보했습니다.

전력 및 냉각 통합 전략

모듈러 전력 아키텍처는 N+1 또는 2N 이중화 구성을 표준화합니다. 각 전력 모듈에는 일반적으로 N+1 이중화에서 1MW의 핵심 부하를 지원하는 이중 1.25MW UPS 시스템이 포함됩니다. Caterpillar의 모듈러 발전소는 단일 53피트 인클로저에 발전기, 개폐기 및 UPS를 통합하여 기존 설계 대비 전력 인프라 설치 면적을 40% 줄입니다.

액체 냉각 통합은 모듈러 배포에 고유한 과제를 제시합니다. 1차 냉각 루프는 적절한 유량과 압력 차이를 유지하면서 시설 수원 또는 외부 냉각탑에 연결되어야 합니다. Motivair의 모듈러 CDU 설계는 통합 이중화로 2.4MW의 액체 냉각 용량을 지원하며, 표준화된 매니폴드 시스템을 통해 최대 96개의 콜드 플레이트에 연결됩니다.

Schneider Electric의 레퍼런스 아키텍처는 하이브리드 냉각 방식을 구현합니다: 표준 IT 장비에는 공랭식, 고밀도 GPU 랙에는 액체 냉각을 적용합니다. 그들의 EcoStream 모듈러 칠러는 1.2MW의 냉각 용량을 제공하며, 주변 온도가 50°F(10°C) 이하로 떨어지면 통합 프리쿨링 기능을 갖추고 있습니다. 이 접근 방식은 북부 버지니아 배포에서 1.15의 PUE를 달성했습니다.

모듈 내 전력 분배는 기존의 바닥 하부 케이블링 대신 오버헤드 버스웨이 시스템을 사용합니다. Starline Track Busway는 2피트마다 플러그인 탭 박스가 있는 1,600A 용량을 지원하여 광범위한 전기 작업 없이 신속한 랙 배포를 가능하게 합니다. Microsoft의 모듈러 시설은 버스웨이 시스템을 사용하여 전력 분배 설치 시간을 75% 단축했습니다.

모듈 간 통합은 전압 강하 및 임피던스 매칭에 대한 신중한 계획이 필요합니다. IT 모듈에서 100피트 이상 떨어진 전력 모듈은 변압기에서 탭 조정이 필요한 2-3%의 전압 강하를 경험합니다. 연결 모듈을 통한 적절한 케이블 크기 조정 및 배선은 민감한 GPU 하드웨어를 손상시킬 수 있는 전력 품질 문제를 방지합니다.

12개월 건설 일정 세부 내역

1-2개월차는 부지 선정, 허가 신청 및 모듈 설계 확정에 집중합니다. 병렬 처리가 중요합니다: 허가가 보류 중인 동안 변압기와 발전기 같은 리드 타임이 긴 품목에 대한 공장 생산이 시작됩니다. Equinix의 모듈러 배포는 대부분의 관할권에서 승인 시간을 6개월에서 8주로 단축하는 표준화된 허가 패키지를 유지합니다.

3-5개월차는 정지 작업, 기초 타설 및 유틸리티 조기 배관을 포함한 부지 준비를 수반합니다. 동시에 전력, 냉각 및 IT 인클로저가 형성되면서 모듈의 공장 조립이 진행됩니다. 공장에서의 품질 관리는 출하 전에 문제를 식별하여 기존 건설 대비 현장 수정을 90% 줄입니다.

6-8개월차에 모듈 배송 및 배치가 이루어집니다. 특수 운송 및 크레인 작업은 GPS 유도 배치 시스템을 사용하여 1인치 정밀도로 모듈을 배치합니다. Aligned Data Centers는 두 대의 500톤 크레인을 조율하여 운영하면서 3MW 시설의 모듈 배치를 5일 만에 완료했습니다. 이 단계에서는 날씨 창이 중요해지며, 풍속이 시속 25마일을 초과하면 크레인 작업이 중단됩니다.

9-10개월차는 모듈 간 연결 및 인프라 통합에 집중합니다. 모듈 간 전력 연결은 2,000A 등급의 캠록 커넥터를 사용하여 연결 시간을 수일에서 수시간으로 단축합니다. 광섬유 연결은 케이블당 최대 144개 파이버가 있는 MPO/MTP 커넥터를 활용하여 400G 및 800G 네트워킹 요구사항을 지원합니다. 액체 냉각 매니폴드는 수시간의 용접 대신 수분 내에 밀봉된 연결을 생성하는 빅토릭 커플링을 사용하여 연결합니다.

11-12개월차는 시운전, 테스트 및 초기 생산 배포를 포함합니다. 통합 시스템 테스트(IST)는 전력 경로, 냉각 용량 및 네트워크 연결을 검증합니다. ASHRAE 표준에 따른 레벨 5 시운전은 일반적으로 기존 건설의 12-16주에 비해 모듈러 시설의 경우 6-8주가 필요합니다. GPU 배포는 시운전 중에 시작될 수 있으며, 단계적 가동으로 시설 완공 전에 수익 창출이 가능합니다.

비용 분석 및 재정적 이점

모듈러 데이터센터는 메가와트당 기준으로 기존 건설 대비 20-30% 높은 자본 지출이 필요합니다. 4MW 모듈러 시설은 기존 건설의 3,200만 달러에 비해 약 4,000만 달러의 비용이 듭니다. 그러나 가속화된 배포로 12-18개월 더 빨리 수익 창출이 가능하여 종종 더 높은 초기 비용을 상쇄합니다.

McKinsey의 50개 모듈러 배포 분석은 수익 창출 시점을 고려할 때 NPV(순현재가치) 이점을 보여줍니다. AI 워크로드에서 월 200만 달러를 창출하는 시설은 조기 운영을 통해 8개월 만에 추가 자본 비용을 회수합니다. 하이퍼스케일 배포의 경우 이 이점은 수십 개의 시설에 걸쳐 배가됩니다.

운영비 절감은 더 높은 자본 비용을 부분적으로 상쇄합니다. 공장 조립은 건설 인건비를 60% 줄여 일반적인 4MW 프로젝트에서 200-300만 달러를 절약합니다. 표준화된 설계는 일반적으로 기존 프로젝트 예산의 8-10%를 소비하는 건축 및 엔지니어링 비용을 제거합니다. Schneider Electric의 모듈러 솔루션은 설계 재사용을 통해 총 엔지니어링 비용을 320만 달러에서 80만 달러로 줄였습니다.

금융 이점은 건설 리스크 감소에서 나타납니다. 은행들은 압축된 일정과 공장 품질 관리로 인해 모듈러 프로젝트에 더 유리한 조건을 제공합니다. Digital Infrastructure Partners는 기존 건설의 4.1%에 비해 모듈러 배포에 대해 3.2%의 금리를 확보하여 1억 달러 프로젝트에서 10년 기간 동안 800만 달러를 절약했습니다.

해체 비용은 모듈러 시설에서 40% 감소합니다. 모듈은 10년 후에도 30-40%의 잔존 가치를 유지하여 재판매 또는 재배치가 가능합니다. Iron Mountain은 세 개의 모듈러 데이터센터를 뉴저지에서 버지니아로 이전했습니다.

[번역을 위해 내용 잘림]