데이터센터 냉각시장의 미래 : 성장하는 액체냉각 시스템 수요

데이터센터 냉각시장의 미래

AI의 성장과 개발 경쟁이 치열해짐에 따라 데이터 양이 증가하고 이로 인해 앞으로 더 많은 데이터 센터 필요성 대두와 함께 데이터 센터의 전력 사용량도 더욱 증가될 것으로 예상됩니다. 이로 인해 향후 데이터 센터의 쟁점은 전력효율에 있고 PUE를 줄여가는 것이 가장 숙제인 가운데 사용되고 있는 2023년 데이터센터의 액체냉각 시장은 44억 5천만 달러에서 2033년 399억 달러 규모가 될 것으로 예측되고 있습니다. 전력소모량과 냉각효율, 공간 절약, 사고예방 등을 고려했을 때 장기적인 관점에서 더 지속가능한 냉각 시스템은 액체냉각 방식입니다. 앞으로 데이터 센터는 공랭식과 액체냉각 방식을 합친 하이브리드 냉각 방식으로 전개될 것이며 점점 액체냉각의 비중이 늘어갈 것으로 예상됩니다.

출처: ResearchAndMarkets.com, 2024.03, Data Center Liquid Cooling Market - A Global and Regional Analysis: Focus on Product, Application, and Country Analysis - Analysis and Forecast, 2023-2033

액체냉각 시스템으로 전환했을 때 기대되는 효과

액체는 공기보다 열 전도율이 25배 이상 높고, 열용량도 월등히 커서 열 제어를 위한 전력 효율이 50% 이상 높아 전력량을 줄여 운영비를 절감하고 탄소 배출을 줄이며, 서버실 온도 상승으로 인한 화재 혹은 고장등의 위험성이 줄어드는 등 많은 장점들이 있습니다. 또한 공기순환을 위한 여유공간이 필요하지 않기 때문에 공간효율이 높아져 같은 공간 내 공랭식보다 더 많은 서버랙을 설치할 수 있습니다.

액체냉각 시스템을 적용한 데이터센터 구축시 고려해야 할 점은?

1. 액체냉각 종류 선택
     -D2C(Direct to Chip): 일반적으로 액체냉각이라고 말 하면 떠올리는 대표적인 액체냉각 방식입니다. 콜드플레이트를 이용해 칩을 액체와 닿게하여 열을 제어합니다.
     -Reer Door(리어도어): 액체냉각과 에어냉각을 혼합한 형태로, 서버 앞/뒤에 팬을 설치하여 액체냉각을 통해 식혀진 공기를 서버로 흐르게 하고 서버를 지나치며 뜨거워진 공기를 액체로 식혀 다시 외부로 배출, 순환합니다.
     -immersion cooling(액침냉각): 비전도성 액체에 직접 장비나 칩을 직접 담가 열을 식힙니다.
 
2. 냉각액체 선정
냉각액으로 사용하는 액체들은 물, 글리콜을 비롯해서 미네랄 오일이나 플루오르카본(Fluorocarbons), 하이드로플루오르카본(Hydrofluorocarbons) 등이 있습니다. 액침냉각 시 비전도성 액체를 사용하게 되는데 이 경우 1상 액체와 2상 액체 선택에 따라 서버컨테이너 설계도 달라지게 됩니다.
 
3. 냉각시스템 설계
서버와 매니폴드, 열교환기, 카플링, 냉각수 분배장치(CDU) 등을 고려해야합니다. 특히 CDU의 성능은 곧 액체냉각 시스템의 성능을 좌우하고 이것은 곧 PUE와 연결됩니다.
 
4.  유지보수 고려
냉각액 교체나 주기적인 점검이 필요하기 때문에 유지보수를 위한 공간 확보와 빠르고 쉬운 유지보수를 위한 시스템 환경을 만들어야 합니다. 예를 들어, 누유방지 카플링은 유지보수 점검시 핫스왑이 가능하기 때문에 다운타임 최소화와 빠른 시간내에 작업을 실시 할 수 있습니다. 가장 좋은 것은, 유지보수를 최소화할 수 있도록 냉각시스템에 사용되는 장비와 부품 선택 시 고품질 제품을 선택하는 것입니다.
 
참고자료: OCP, 2022.04.25, GUIDELINES FOR CONNECTION OF  LIQUID COOLED INFORMATION TECHNOLOGY EQUIPMENT (ITE) TO DATA CENTER FACILITY SYSTEMS