이 기사는 CoolIT(Ecolab 계열사)의 후원으로 제공된다.[](https://tsubaki-kabelschlepp.com/)

랙 전력이 250kW를 넘으면 액체와 공기를 함께 쓰는 하이브리드 방식으로는 서버 랙을 냉각하기 어렵다. 액체가 열의 70%, 공기가 30%를 처리하는 구성이라면 랙 안에 75kW의 공기 냉각 부하가 남는다. 이 열을 옮길 냉각 시스템은 비용과 복잡성을 높여 운영자가 감당하기 어려울 수 있다. 대안은 열을 거의 전부 액체로 포집하는 것이다. 액체가 사실상 모든 열을 가져가면 공기 냉각 부하는 전체의 1% 미만으로 떨어져 서버에서 팬을 없앨 수 있다.

CoolIT는 팬리스 설계 6세대에 걸쳐 검증된 모듈형 콜드플레이트 블록으로 이런 냉각 루프를 구축하고 있다고 설명한다. 프로세서의 열설계전력(TDP)은 세대가 바뀔 때마다 높아지고 있다. 그 열은 메모리, 네트워킹, 저장장치, 전력 부품으로 퍼져 과거에는 공랭만으로 충분했던 부품에도 영향을 준다.

칩 밖으로 퍼지는 열

오랫동안은 프로세서만 냉각하고 나머지는 공기로 식히는 방식이 통했다. 하지만 TDP가 오르면서 프로세서 주변 부품에도 열이 퍼지고 있다. 메모리, 네트워킹, 저장장치, 전력 부품도 자체 액체 냉각이 필요할 정도로 뜨거워지고 있다. 차세대 AI 서버를 설계하는 엔지니어는 세대가 바뀔 때마다 열 포집이 늘어나는 보드를 다뤄야 한다.

랙당 전력이 250kW를 넘으면 공랭이 병목이 된다. 열을 거의 전부 액체로 포집하면 차세대 컴퓨팅을 위한 팬리스 AI 서버 설계가 가능해진다.

부품에 맞춘 냉각 설계

평평한 직사각형 패키지 형태로 냉각하는 프로세서와 달리 주변 부품은 모양과 크기, 장착 방식이 다양하고 각기 다른 열 한계를 가진다. 일부는 프로세서 케이스 온도보다 낮은 온도에서 작동하고, 다른 부품은 더 높은 온도에서 작동한다. 따라서 CPU와 GPU에 맞춘 설계를 보드 전체에 일괄 적용하기 어렵다. 운영자에게는 부품별 특성에 맞춘 전용 냉각 방식이 필요하다.

CoolIT는 전도판, 베이퍼 챔버, 히트 파이프, 열전달판을 활용해 부품의 열을 액체 냉각 경로 가까이 옮긴다고 설명한다. 라이딩 콜드플레이트는 플러그형 부품을 지원한다. 각 방식은 냉각 대상 부품에 맞춰 적용된다.

CoolIT 고객 사례: CoolIT의 직접 액체 냉각으로 HPC 및 AI 시스템을 냉각하는 GWDG

서버 하나에 하나의 냉각 루프

각 부품을 냉각하는 것만큼 중요한 과제는 이들을 하나의 서버 냉각 루프로 묶는 일이다. 열을 전부 포집하려면 각 냉각 방식을 통합하고 냉각수가 효과적으로 흐르도록 하면서 설치도 간편하게 해야 한다. 연결 신뢰성, 냉각수 경로, 랙 통합 과정에서 루프를 조립하는 데 걸리는 시간이 설계의 생산 적용 여부를 좌우한다. CoolIT는 검증된 모듈형 블록으로 루프를 구성해 성능과 배포 속도를 함께 확보한다고 밝혔다.

랙 밀도가 높아질수록 액체 냉각의 필요성 커져

랙 전력은 1MW를 향해 계속 높아지고 있으며, 전력이 늘수록 액체 냉각의 필요성도 커진다. 액체가 70%, 공기가 30%를 처리하는 방식은 낮은 밀도에서는 적절하지만, 약 250kW를 넘으면 한계에 부딪힌다. 공기가 맡는 30%가 랙 하나에서 75kW의 부하가 되고, 이만한 열을 옮기려면 별도의 공기 냉각 시스템이 필요하다. CoolIT는 그 비용과 공간을 감당할 운영자가 많지 않을 것이라고 설명한다. 랙 밀도가 높아질수록 격차는 더 커진다.

CoolIT의 모델링에 따르면 열을 전부 포집하는 방식은 2028년까지 플래그십 랙 단위 제품의 표준 서버 설계가 될 전망이다.

더 간단하고 효율적인 대안은 열을 액체로 포집하고 공기 냉각 부하를 전체의 1% 미만으로 낮추는 것이다. 엄밀한 의미에서 100% 포집은 거의 불가능하므로, 현실적이고 달성 가능한 목표는 거의 전부를 포집하는 것이다. CoolIT는 이 구분이 정확성을 중시하는 엔지니어에게 중요하다고 강조한다. 랙 밀도가 높아지면서 완전 열 포집은 고급 선택지에서 일반적인 요구사항으로 바뀌고 있으며, CoolIT의 모델링은 이를 2028년까지 플래그십 랙 단위 제품의 표준 서버 설계로 제시한다.

CoolIT의 설계 접근법

CoolIT는 팬리스 서버 설계 6세대에 걸쳐 검증된 모듈형 콜드플레이트 블록을 사용해 열 포집을 100%까지 확대한다고 설명한다. 엔지니어링 팀은 앞으로 나올 최고 밀도 랙용 설계를 이미 개발하고 있다고 밝혔다. 열이 주변 부품으로 퍼지고 랙 밀도가 높아지는 가운데, AI 가동을 유지하는 설계는 열을 거의 전부 포집하는 방식이라고 CoolIT는 설명한다.

전체 열 포집을 고려한 서버 냉각 루프를 구축하려면 CoolIT에 문의할 수 있다.