AI 서버 랙은 학습 및 추론 부하 간의 빠른 전환 중에 밀리초 수준(일반적으로 1~50ms)의 전력 서지 및 DC 버스 전압 강하를 경험합니다. NVIDIA는 GB300 NVL72 전력 랙 설계에서 전력 랙이 에너지 저장 구성 요소를 통합하고 컨트롤러와 함께 작동하여 랙 수준의 빠른 과도 전력 평활화를 달성한다고 언급합니다(참고 문헌 [1] 참조).
엔지니어링 실무에서 "하이브리드 슈퍼커패시터(LIC) + BBU(배터리 백업 유닛)"를 사용하여 근접 버퍼층을 형성하면 "과도 응답"과 "단기 백업 전력"을 분리할 수 있습니다. LIC는 밀리초 수준의 보상을 담당하고, BBU는 초에서 분 수준의 인수를 담당합니다. 본 논문에서는 엔지니어를 위한 재현 가능한 선택 접근법, 주요 지표 목록 및 검증 항목을 제공합니다. YMIN SLF 4.0V 4500F(단일 유닛 ESR≤0.8mΩ, 연속 방전 전류 200A, 파라미터는 사양서[3] 참조)를 예로 들어 구성 제안 및 비교 데이터를 제공합니다.
랙형 BBU 전원 공급 장치는 "과도 전력 평활화" 기능을 부하에 더 가깝게 이동시키고 있습니다.
단일 랙의 전력 소비량이 수백 킬로와트 수준에 달할 때, AI 워크로드는 단시간에 전류 급증을 유발할 수 있습니다. 버스 전압 강하가 시스템 임계값을 초과하면 마더보드 보호 기능 작동, GPU 오류 또는 시스템 재시작이 발생할 수 있습니다. 상위 전원 공급 장치와 전력망에 미치는 피크 부하 영향을 줄이기 위해 일부 아키텍처에서는 랙 전원 내부에 에너지 버퍼링 및 제어 전략을 도입하여 전력 급증을 랙 내부에서 "국부적으로 흡수 및 방출"할 수 있도록 합니다. 이러한 설계의 핵심은 과도 전류 문제를 부하에 가장 가까운 위치에서 먼저 해결해야 한다는 것입니다.
NVIDIA GB200/GB300과 같은 초고출력(킬로와트급) GPU가 탑재된 서버에서 전력 시스템이 직면한 핵심 과제는 기존의 백업 전원 공급에서 밀리초 단위의 수백 킬로와트급 순간 전력 서지 처리로 전환되었습니다. 납축전지를 중심으로 하는 기존 BBU(배터리 백업 장치) 백업 전원 솔루션은 고유한 화학 반응 지연, 높은 내부 저항, 제한된 동적 충전 수용 능력으로 인해 응답 속도와 전력 밀도 측면에서 병목 현상을 겪습니다. 이러한 병목 현상은 단일 랙 컴퓨팅 성능 및 시스템 신뢰성 향상을 저해하는 주요 요인이 되었습니다.
표 1: 랙 BBU 내 3단계 하이브리드 에너지 저장 모드의 위치를 나타낸 개략도 (표 형식)
| 적재측 | DC 버스 | LIC(하이브리드 슈퍼 커패시터) | BBU(배터리/에너지 저장 장치) | UPS/HVDC |
| GPU/메인보드 전력 단계(ms 수준) | DC 버스 전압 전압 강하/리플 | 국부 보상 일반적인 1-50ms 고속 충전/방전 | 단기 인수 (시스템에 따라 설계됨) - 2분 단위 | 장기 전원 공급 시간(분-시간 단위)(데이터 센터 아키텍처 기준) |
건축의 진화
"배터리 백업"에서 "3단계 하이브리드 에너지 저장 모드"로
기존의 BBU(배터리 백업 시스템)는 주로 배터리에 에너지 저장을 의존합니다. 밀리초 단위의 전력 부족 상황에 직면했을 때, 화학 반응 속도와 등가 내부 저항에 의해 제한되는 배터리는 커패시터 기반 에너지 저장 장치보다 반응 속도가 느린 경우가 많습니다. 따라서 랙 사이드 솔루션은 "LIC(일시적) + BBU(단기) + UPS/HVDC(장기)"와 같은 계층형 전략을 채택하기 시작했습니다.
DC 버스 근처에 병렬로 연결된 LIC: 밀리초 단위의 전력 보상 및 전압 지원(고속 충전 및 방전)을 처리합니다.
BBU(배터리 또는 기타 에너지 저장 장치): 초 단위에서 분 단위의 시스템 전환을 처리합니다(백업 시간 동안 작동하도록 설계된 시스템).
데이터센터급 UPS/HVDC: 장기간 무정전 전원 공급 및 계통 측 전압 조정을 담당합니다.
이러한 분업은 "빠른 변수"와 "느린 변수"를 분리하여 버스의 안정성을 확보하는 동시에 에너지 저장 장치에 대한 장기적인 스트레스와 유지 보수 부담을 줄입니다.
심층 분석: YMIN을 선택해야 하는 이유하이브리드 슈퍼커패시터?
ymin의 하이브리드 슈퍼커패시터 LIC(리튬 이온 커패시터)는 커패시터의 높은 출력 특성과 전기화학 시스템의 높은 에너지 밀도를 구조적으로 결합한 제품입니다. 과도 보상 시나리오에서 부하를 안정적으로 유지하는 핵심은 목표 Δt 내에 필요한 에너지를 출력하고, 허용 가능한 온도 상승 및 전압 강하 범위 내에서 충분히 큰 펄스 전류를 공급하는 것입니다.
높은 출력: GPU 부하가 갑자기 변하거나 전력망이 변동할 때, 기존 납축전지는 느린 화학 반응 속도와 높은 내부 저항으로 인해 동적 충전 수용 능력이 급격히 저하되어 밀리초 단위로 대응하지 못하는 문제가 발생합니다. 하이브리드 슈퍼커패시터는 1~50ms 내에 즉각적인 보상을 완료한 후, BBU 백업 전원 공급 장치에서 분 단위의 백업 전력을 공급하여 안정적인 버스 전압을 유지하고 마더보드 및 GPU 오류 발생 위험을 크게 줄입니다.
부피 및 무게 최적화: "등가 가용 에너지(V_hi→V_lo 전압 범위로 결정됨) + 등가 과도 응답 범위(Δt)"를 비교할 때, LIC 버퍼 레이어 솔루션은 일반적으로 기존 배터리 백업 방식에 비해 부피와 무게를 크게 줄여줍니다(부피 약 50%~70%, 무게 약 50%~60% 감소, 일반적인 수치는 공개되지 않았으며 프로젝트 검증이 필요함). 이를 통해 랙 공간과 공기 흐름 자원을 확보할 수 있습니다. (구체적인 감소율은 비교 대상의 사양, 구조 부품 및 방열 솔루션에 따라 달라지므로 프로젝트별 검증을 권장합니다.)
충전 속도 향상: LIC는 고속 충방전 기능을 갖추고 있으며, 재충전 속도는 일반적으로 배터리 솔루션보다 빠릅니다(5배 이상 속도 향상, 약 10분 만에 고속 충전 가능, 출처: 하이브리드 슈퍼커패시터와 일반 납축전지 비교). 재충전 시간은 시스템 전력 여유, 충전 전략 및 열 설계에 따라 결정됩니다. "V_hi까지 재충전하는 데 필요한 시간"을 수용 지표로 사용하고, 반복적인 펄스 온도 상승 평가를 함께 수행하는 것이 좋습니다.
긴 수명 주기: LIC는 일반적으로 고빈도 충방전 조건(100만 사이클, 6년 이상 수명, 기존 납축전지의 약 200배; 출처: 하이브리드 슈퍼커패시터와 일반 납축전지 비교)에서 더 긴 수명 주기와 낮은 유지보수 요구 사항을 나타냅니다. 수명 주기 및 온도 상승 한계는 특정 사양 및 테스트 조건에 따라 달라질 수 있습니다. 전체 수명 주기 관점에서 볼 때, 이는 운영 및 유지보수 비용과 고장 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.
그림 2: 하이브리드 에너지 저장 시스템 개략도:
리튬 이온 배터리(초-분 수준) + 리튬 이온 커패시터 LIC(밀리초 수준 버퍼)
NVIDIA GB300 레퍼런스 디자인에 사용된 일본 Musashi CCP3300SC(3.8V 3000F)를 기반으로 제작된 이 제품은 공개된 사양에서 더 높은 용량 밀도, 더 높은 전압 및 더 높은 용량을 자랑합니다. 4.0V의 작동 전압과 4500F의 용량을 통해 동일한 모듈 크기 내에서 더 높은 단일 셀 에너지 저장 용량과 더 강력한 버퍼링 기능을 제공하여 타협 없는 밀리초 수준의 응답 속도를 보장합니다.
YMIN SLF 시리즈 하이브리드 슈퍼커패시터의 주요 파라미터:
정격 전압: 4.0V; 공칭 용량: 4500F
직류 내부 저항/ESR: ≤0.8mΩ
연속 방전 전류: 200A
작동 전압 범위: 4.0~2.5V
YMIN의 하이브리드 슈퍼커패시터 기반 BBU 로컬 버퍼 솔루션을 활용하면 밀리초 단위로 DC 버스에 높은 전류 보상을 제공하여 버스 전압 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 동일한 가용 에너지 및 과도 응답 범위를 가진 다른 솔루션과 비교했을 때, 버퍼 레이어는 일반적으로 공간을 적게 차지하고 랙 리소스를 확보해 줍니다. 또한 고주파 충방전 및 빠른 복구 요구 사항에 더욱 적합하여 유지보수 부담을 줄여줍니다. 구체적인 성능은 프로젝트 사양에 따라 검증해야 합니다.
선택 가이드: 시나리오에 정확히 맞는 솔루션
인공지능 컴퓨팅 성능의 엄청난 도전에 직면하여 전력 공급 시스템의 혁신은 매우 중요합니다.YMIN의 SLF 4.0V 4500F 하이브리드 슈퍼커패시터자사의 견고한 독자적인 기술력을 바탕으로 고성능, 고신뢰성 국산 BBU 버퍼 레이어 솔루션을 제공하여 AI 데이터 센터의 안정적이고 효율적이며 집중적인 지속적인 발전을 위한 핵심적인 지원을 제공합니다.
자세한 기술 정보가 필요하시면 데이터시트, 시험 데이터, 적용 분야 선정표, 샘플 등을 제공해 드릴 수 있습니다. 또한, 버스 전압, ΔP/Δt, 설치 공간, 주변 온도, 수명 사양 등의 주요 정보를 제공해 주시면 신속하게 구성 권장 사항을 제시해 드릴 수 있습니다.
질문과 답변 섹션
Q: AI 서버의 GPU 부하는 밀리초 단위로 150%까지 급증할 수 있는데, 기존 납축전지는 이를 감당할 수 없습니다. YMIN 리튬이온 슈퍼커패시터의 구체적인 응답 시간은 어떻게 되며, 이러한 빠른 지원은 어떻게 구현되는 것입니까?
A: YMIN 하이브리드 슈퍼커패시터(SLF 4.0V 4500F)는 물리적 에너지 저장 원리를 기반으로 하며, 극히 낮은 내부 저항(≤0.8mΩ)을 가지고 있어 1~50밀리초 범위 내에서 순간적인 고율 방전이 가능합니다. GPU 부하의 급격한 변화로 DC 버스 전압이 급격히 떨어질 경우, 거의 지연 없이 대량의 전류를 방출하여 버스 전력을 직접 보상합니다. 이를 통해 백엔드 BBU 전원 공급 장치가 활성화되어 작동을 재개할 시간을 확보하고, 원활한 전압 전환을 보장하며, 전압 강하로 인한 연산 오류나 하드웨어 충돌을 방지합니다.
이 글의 끝부분에 요약이 있습니다.
적용 시나리오: DC 버스가 밀리초 단위의 과도 전력 서지/전압 강하에 노출되는 시나리오에서 AI 서버 랙 레벨의 BBU(백업 전원 장치)에 적합합니다. 단기 정전, 전력망 변동 및 갑작스러운 GPU 부하 변화 시 버스 전압 안정화 및 과도 현상 보상을 위한 "하이브리드 슈퍼커패시터 + BBU" 로컬 버퍼 아키텍처에 적용할 수 있습니다.
핵심 장점: 밀리초 단위의 빠른 응답 속도(1~50ms의 과도 현상 보정); 낮은 내부 저항/높은 전류 용량으로 버스 전압 안정성 향상 및 예기치 않은 재시작 위험 감소; 고속 충방전 및 빠른 재충전 지원으로 백업 전력 복구 시간 단축; 기존 배터리 솔루션 대비 고주파 충방전 조건에 더욱 적합하여 유지보수 부담 및 총 수명 주기 비용 절감에 기여.
권장 모델: YMIN 스퀘어 하이브리드 슈퍼커패시터 SLF 4.0V 4500F
데이터(사양/시험 보고서/샘플) 수집:
공식 웹사이트: www.ymin.com
기술 지원 핫라인: 021-33617848
참고자료 (공개 자료)
[1] NVIDIA 공식 공개 정보/기술 블로그: GB300 NVL72(파워 셸프) 랙 레벨 과도 평활화/에너지 저장 소개
[2] 트렌드포스 등 언론/기관의 공개 보고서: GB200/GB300 관련 생명보험 신청 및 공급망 정보
[3] 상하이 YMIN 전자는 "SLF 4.0V 4500F 하이브리드 슈퍼커패시터 사양"을 제공합니다.
게시 시간: 2026년 1월 20일