데이터센터를 위한 액체 냉각의 이상한 세계

특히 게임 세계에서 고성능 데스크탑 PC의 경우 수냉식 냉각이 널리 사용되고 효과적입니다. 그러나 데이터 센터의 세계에서 서버는 서버 룸을 적절한 온도로 유지하는 거대한 AC 시스템과 함께 전통적인 공기 냉각에 의존하는 경우가 많습니다.

그러나 데이터센터에서는 수냉식도 사용할 수 있습니다! 항상 예상했던 대로 보이는 것은 아닙니다.

냉각은 데이터센터에서 매우 중요합니다. 하드웨어가 너무 뜨거워지면 실패율이 높아지고 서비스 가용성에도 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 엄청난 양의 에너지를 사용하며, 평균 데이터 센터에서 냉각이 에너지 사용량의 최대 40%를 차지합니다. 이는 에너지 비용이 저렴하지 않기 때문에 운영 비용으로도 이어집니다.

따라서 데이터 센터 냉각의 효율성 향상은 다양한 이점을 가져올 수 있습니다. 낮은 에너지 사용을 통해 신뢰성을 향상하고 배출량을 줄이는 것 외에도 밀도에도 이점이 있습니다. 냉각 효과가 더 높을수록 과열 문제 없이 주어진 공간에 더 많은 서버와 처리 능력을 수용할 수 있습니다.

수냉식 및 액체 냉각 기술은 잠재적으로 기존 공냉식에 비해 성능이 단계적으로 변화할 수 있습니다. 이는 공기가 물이나 기타 특수 액체 냉각제에 비해 열용량이 크지 않기 때문입니다. 많은 양의 열을 액체로 전달하는 것이 훨씬 쉽습니다. 일부 관할권에서는 데이터 센터의 폐열을 사용하여 지역 난방을 제공하는 것에 대한 이야기도 있습니다. 이는 뜨거운 공기와 폐열을 운반하는 뜨거운 액체 공급원을 사용하는 것이 훨씬 쉽습니다.

그러나 액체 냉각에는 단점도 있습니다. 누출은 적절하게 관리되지 않으면 전자 장치를 손상시킬 수 있으며, 이러한 시스템은 일반적으로 단순한 팬 및 에어컨 시스템을 실행하는 것보다 복잡성이 더해집니다. 당연히 향상된 냉각 성능은 트레이드오프를 통해 발생합니다. 그렇지 않으면 이미 표준이 되었을 것입니다.

데이터 센터의 가장 확실한 수냉식 접근 방식은 서버의 팬 쿨러를 워터 블록으로 교체하고 랙을 수냉식 회로에 연결하는 것입니다. 이는 지원 서버 랙의 더 넓은 액체 냉각 루프에 연결할 수 있는 직접 칩 냉각 블록을 제공하는 일부 회사를 통해 달성 가능합니다. 데스크탑 PC의 수냉식과 동일한 이론으로 팬과 방열판을 워터블럭으로 교체합니다. 서버를 직접 수냉식으로 냉각하는 이 방법은 랙당 최대 80kW에 달하는 많은 열을 추출할 수 있다는 이점이 있습니다.

그러나 이 접근 방식에는 몇 가지 단점이 있습니다. 랙에 설치하기 전에 서버를 열고 수정해야 합니다. 이는 많은 작업자에게 바람직하지 않으며 설치 중 실수로 인해 시간과 장비 측면에서 수정하는 데 비용이 많이 드는 결함이 발생할 수 있습니다. 서버를 제거할 때 수냉식 연결을 끊어야 하기 때문에 서비스 및 유지 관리도 복잡합니다. 하지만 이는 특수한 "물받이 없는" 빠른 연결 피팅을 통해 어느 정도 완화됩니다.

덜 침습적인 방법은 특수 수냉식 랙에 배치된 일반 공냉식 서버를 사용하는 것입니다. 이 방법을 사용하면 서버 하드웨어를 수정할 필요가 없습니다. 대신, 서버 랙 후면에 장착된 공기 대 물 열 교환기가 뜨거운 서버 배기 장치에서 열을 흡수하여 액체 냉각수에 버립니다. 따라서 배기 공기는 냉각되어 실내로 돌아가고, 냉각수는 폐열을 운반합니다. 이 기사 상단에 표시된 것과 같은 옥상 냉각탑을 사용하여 냉각수가 반환되기 전에 냉각수에서 열을 추출할 수 있습니다. 온칩 워터블럭에서 열을 직접 포착하는 것만큼 효과적이지는 않지만 이러한 시스템은 랙당 최대 45kW의 열을 추출할 수 있다고 주장합니다.

수정되지 않은 하드웨어를 사용하는 것 외에도 시스템은 누출 위험을 크게 줄입니다. 발생하는 모든 누출은 서버의 회로 기판에서 직접 발생하지 않고 서버 랙 후면에서 발생합니다. 또한 시스템은 일반적으로 음압에서 작동하므로 액체가 누출되는 대신 구멍이나 손상된 튜브에서 공기가 흡입됩니다.