[뉴스줌인] KT클라우드도 적용한 '액침냉각', 어떤 기술인가?

본지 편집부에는 하루에만 수십 건을 넘는 보도자료가 온다. 대부분 새로운 제품, 혹은 서비스 출시 관련 소식이다. 편집부는 이 중에 독자들에게 도움이 될 만한 것 몇 개를 추려 기사화한다. 다만, 기업에서 보내준 보도자료 원문에는 전문 용어, 혹은 해당 기업에서만 쓰는 독자적인 용어가 다수 포함되기 마련이다. 이런 용어에 익숙하지 않은 독자를 위해 본지는 보도자료를 해설하는 기획 기사인 '뉴스줌인'을 준비했다.

출처: KT클라우드(2024년 08월 13일) 제목: KT클라우드, 데이터센터 운용 효율 높이자… 액침냉각 기술 검증 완료

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액침냉각은 서버 장비를 비전도성 액체에 담가 냉각하는 방식이다 / 출처=SK앤무브

KT클라우드는 데이터센터 열관리 기술인 액침냉각의 기술 검증(PoC)을 완료했다. 최근 AI 수요 증가로 데이터센터 이용량이 늘면서, 효율적인 에너지 관리를 위해 차세대 냉각 기술인 액침냉각을 적용해 왔다. KT클라우드의 액침냉각은 배관을 연결하지 않고 독립적으로 구성하며 기존 서버실 내 시스템과 호환된다.

이를 통해 기존 공랭식 대비 서버실 유틸리티 전력량 58% 절감, 서버팬 전력량 15% 절감, 서버실 면적 70% 이상 감소, 팬 소음 저감, 열 교환 효율 상승을 통한 서버 수명 연장 등을 이뤄냈다. KT클라우드는 앞으로 직접 칩 냉각(D2C)과 컴퓨팅 유체 역학(CFD) 프로그램을 도입할 예정이다.

해설 : 데이터센터는 인터넷 서버, 스토리지, 네트워크 장비 등 IT 시스템에 필요한 인프라를 관리하는 물리적 시설이다. 데이터센터 인프라는 CPU나 메모리, 저장장치 등 다양한 종류의 컴퓨터 반도체로 구성되며, 전류가 반도체 내부를 통과하며 발생하는 저항으로 인해 열이 발생한다. 그리고 이 열을 식히기 위해 다양한 방법의 냉각 기술이 적용된다.

데이터센터 냉각은 외부 공기를 끌어들여 냉각하는 공기 기반 쿨링, 냉각수를 이용해 열을 흡수하는 액체 기반 쿨링, 열 통로와 냉기 통로를 분리해 열을 관리하는 열통로 분리 등 다양한 방식이 사용된다. 개별 장치는 반도체 보호를 위해 쿨링팬을 활용한 공기 기반 쿨링이 적용된다. KT클라우드가 액침냉각을 적용한 부분은 이 개별 장치에 대한 냉각 장치인데, 기존 공랭식 쿨링을 대신해 액체를 활용해 냉각 효율을 끌어올리는 게 핵심이다.

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기존 방식이 공랭식, 내부에 파이프를 설치해 효율을 끌어올리는 게 D2C, 장비를 그대로 침수시키는 게 액침 냉각이다 / 출처=GS칼텍스

액침냉각을 도입하는 이유는 냉각 효율 때문이다. 데이터센터의 전력 소모 비율은 반도체 동작에 절반, 그리고 나머지는 냉각 비용으로 쓰인다. 앞서 설명한 외부 공기 유입만으로는 부족해 에어컨 등 냉각 장치로 서버실을 냉각한다. 만약 적절한 냉각이 이뤄지지 않을 경우, 서버 전체의 작업 능력이 떨어지거나 과부하를 일으켜 서버가 다운될 수 있다.

업계에서는 반도체의 소비 전력을 줄이는 건 물론, 냉각 효율을 끌어올려 데이터센터 냉각 비용을 줄이는 것도 중요하게 보고 있다. 그래서 나온 방법이 액침냉각이다. 액침냉각은 전기가 흐르지 않는 비전도성 액체에 반도체 장비를 통째로 담가 냉각한다. 액체는 반도체에 직접 닿아 열을 빼앗고, 뜨거워진 액체는 대류하고 식기를 반복하며 장비를 냉각한다. 끓는점이 낮은 액체를 사용해 증발과 응축을 반복하는 식으로 냉각하기도 한다.

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액침냉각 시스템 전체 사진, 반도체 밀도를 높여 데이터서버의 공간 효율을 높일 수 있다 / 출처=KDDI

액침냉각을 활용하면 반도체를 식히는데 필요한 전력 소모가 줄어든다. KT클라우드가 공랭식 대비 전력량을 58%, 팬 전력량 15%를 줄인 이유도 이 때문이다. 또한 공랭식 대비 반도체 배치 밀도를 높여 서버실 전체 면적을 줄이고, 안정적으로 온도를 유지해 반도체 내구성도 확보한다. 단점은 공랭식 대비 설치 비용이 비싸고, 유지보수가 복잡하다. 또 액체 유출 시 전자장비에 손상을 줄 수 있으며, 주기적으로 유체를 교체하고 온도도 관리해야 한다.

KT클라우드는 직접 칩 냉각, 그리고 컴퓨팅 유체 역학도 도입 예정이다. 직접 칩 냉각은 내부에 냉각재가 순환하는 워터블록을 반도체 발열부에 직접 닿게 해 열을 해소하는 기술이다. 데스크톱의 수랭식 라디에이터가 D2C 방식인데, 기존 공랭식을 대체하면서도 유지보수 효율이 액침냉각보다 낫다는 장점이 있다. 컴퓨팅 유체 역학(CFD)은 서버실의 공기 흐름을 프로그램으로 파악해 냉각 시스템을 최적화하는 방식이다.

IT동아 남시현 기자 (sh@itdonga.com)