데이터 센터의 액체 냉각 방식과 열 관리 필요성 증대

무더운 날 시원한 수영장에 뛰어들어 본 적이 있다면 액체 냉각의 효과를 잘 이해할 수 있을 것입니다. 이는 분명 새로운 개념은 아닙니다.  자동차 라디에이터는 산업에서 액체 냉각 기술을 선보인 최초의 사례로, 근 125년 동안 사용되고 있습니다.  여타 온도 감소 방식 중에서 액체 냉각을 활용하는 것은 데이터 센터에 있어서도 새로운 아이디어는 아닙니다. 데이터 센터는 서버, 고전력 프로세서 및 다양한 전자 장비에서 방출되는 열을 통제하지 않으면 심각한 문제가 발생할 수 있습니다.  데이터 센터 액체 냉각 적용은 상대적으로 특정한 고온 시스템에 제한되어 있었지만, 새로운 서버 구성의 컴퓨팅 집약적, 데이터 집약적 워크로드로 인해 계속해서 온도가 상승되고 있어 좀 더 광범위하게 적용할 수 있는 액체 열 관리 접근법에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 

데이터 센터의 물리적인 설계는 열 감축을 우선시합니다. 전자 시스템에서 고온은 성능을 저하시키고 시스템도 파괴할 수 있기 때문입니다.  몇몇 업계 권장 사항에 따르면 데이터 센터의 절대적인 환경 온도 제한은 82° F이며, 이상적인 온도 범위는 73°~75° F 사이여야 합니다. [1] 이를 통해 짐작할 수 있듯이, 엄청난 에어컨 비용이 발생하게 되고 전력망에도 상당한 부담을 줍니다.  따라서 데이터를 중단 없이 저장하고 처리하며 에너지 효율성을 높이고 운영 비용을 낮추기 위해서는 서버 시스템(및 기타 전자 장치)의 온도를 최대한 통제하는 것이 중요합니다. 

적극적으로 공기를 냉각하고(에어컨, 선풍기 등) 공기가 최대한 흐를 수 있도록 하는 최적화된 구조 설계(예: 높은 바닥)를 갖추는 것뿐만 아니라, 전자 시스템, 특히 서버 랙의 전자 시스템을 내부에서 외부로 냉각하는 것도 중요합니다.  고밀도 서버 전자제품 내에 방열 재료(TIM), 히트싱크, 액체 냉각 시스템을 사용하는 것은 적용 온도를 줄이는 위한 주된 방법입니다.  이러한 모든 접근법에 대해 대대적인 혁신이 추진되고 있는데, AI, 데이터 마이닝, 분석에 의해 데이터의 양과 속도가 점점 더 커지면서 과열되고 있기 때문입니다.

데이터 센터의 액체 냉각 방식은 다양한 형식으로 적용됩니다. 인쇄 회로 기판(PCB)/모듈 사이에 있는 냉각 플레이트나 섀시에 부착된 파이프를 냉각하는 방식, 전체 랙을 침수시키는 완전 침지 냉각 시스템 등 다양합니다.  개념은 비교적 단순합니다. 액체 냉각제(수냉식 또는 유전체 냉각제)가 파이프 또는 기타 구조물을 순환하여 고성능 컴퓨팅 칩의 열을 수집하는 역할로 기능하는 금속 인터페이스를 냉각합니다.  침지 냉각의 경우, 부품이 전체적으로 탱크에 침수되며, [2] 부품을 손상시키지 않는 유전체 냉각제가 순환하면서 시스템 작동 열을 내립니다.   서버 보드/랙의 냉각 플레이트와 침지 냉각은 데이터 센터의 일부 구역에서만 사용되었으나, 이러한 온도 제어 방식은 데이터 양과 강도가 계속해서 증가함에 따라 2022년부터 2028년까지 연평균 성장률이 20%에 이를 것 [3] 으로 예상됩니다.