[이상일기자 IT블로그=IT객잔] 날로 뜨거워지고 있는 데이터센터의 열을 식히기 위한 다양한 방법이 모색되고 있다.

이러한 가운데 한국데이터센터에너지효율협회(KDCEA)가 최근 액침냉각에 대한 이슈페이퍼를 발간했다.

최근 10년간 IT 기술의 급격한 발전은 전 세계적으로 클라우드 컴퓨팅, 사물 인터넷(IoT), 빅데이터, 딥러닝(DL), 머신러닝(ML)과 같은 기술의 수요를 폭발적으로 증가시켰다.

특히, 챗GPT와 같은 생성형 인공지능(AI) 도구의 등장은 기술 혁신을 가속화하며, 데이터센터의 수요와 고집적도 증가를 초래했다. 이러한 상황에서 액침 냉각 기술은 데이터센터의 열 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 혁신적인 솔루션으로 주목받고 있는 상황이다.

액침 냉각 기술은 비전도성 액체에 서버를 담가 열을 식히는 방식으로, 기존의 공기 냉각 방식에 비해 훨씬 높은 냉각 성능을 제공한다. 이는 데이터센터의 전력 사용량을 절감하고 운영 비용을 낮추며, 데이터센터의 공간 활용도를 높이는 데 기여한다. 이에 따라 액침 냉각은 데이터센터 산업의 미래 기술로서 중요한 위치를 차지하고 있기도 하다.

무엇보다 인공지능 기술의 발전은 데이터센터의 고집적화를 더욱 가속화하고 있다. 1970년대 초부터 시작된 신경망 연구는 오늘날 멀티노드 신경망으로까지 발전, AI의 활용도도 점차 증가하고 있다. 대표적으로, 1997년 체스 챔피언을 꺾은 딥블루(Deep Blue)와 2016년 이세돌 9단을 이긴 알파고(AlphaGo)는 AI의 빠른 발전을 보여준 바 있다.

현재 AI는 자동 글쓰기, 실시간 번역, 의료진단, 자동 코딩 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 다만 이러한 기술의 발전은 데이터센터의 냉각 문제를 더욱 중요하게 만들고 있다.

액침 냉각 시스템의 역사는 19세기 초로 거슬러 올라간다. 1831년 마이클 패러데이(Michael Faraday)와 조셉 헨리(Joseph Henry)가 전자기 유도를 발견하면서 시작되었으며, 1966년 IBM의 옥테이 세브긴(Oktay Sevgin)이 처음으로 유체를 이용한 컴퓨터 냉각 방식을 연구했다.

이후 2009년 그린 레볼루션 쿨링(Green Revolution Cooling)사가 상업용 액침 냉각 시스템을 도입, 2010년에는 세계 최초의 상업용 액침 냉각 데이터센터가 설립되었다. 이러한 역사적 배경을 통해 액침 냉각 기술은 꾸준히 발전해왔으며, 오늘날 데이터센터의 주요 냉각 기술로 자리 잡고 있다.

액침 냉각 시스템에는 1상(Single-Phase)과 2상(Two-Phase) 방식이 존재한. 1상 방식은 냉매의 상태 변화 없이 서버를 냉각하는 방식으로, 설계가 간단하고 비용이 저렴하다. 반면 2상 방식은 냉매가 끓어 수증기로 변하는 과정에서 열을 제거하는 방식으로, 더 높은 냉각 성능을 제공한다. 두 방식 모두 기존 냉각 방식에 비해 전력 사용 효율성이 뛰어나며, 데이터센터의 PUE(Power Usage Effectiveness)를 크게 향상시킬 수 있다.

데이터센터의 냉각 효율성은 전력 소비와 운영 비용에도 직접적인 영향을 미친다. 2022년 기준 글로벌 데이터센터의 평균 PUE는 1.55 수준이며, 한국의 상업용 데이터센터 평균 PUE는 약 1.6으로 글로벌 평균보다 다소 낮은 편이다. 그러나 액침 냉각을 도입하면 PUE를 1.02~1.1 수준까지 낮출 수 있어 에너지 효율성을 크게 개선할 수 있다는 분석이다.

액침 냉각 시스템은 또한 데이터센터의 전력 밀도를 향상시켜 공간 활용도를 높이는 데 큰 장점을 제공한다. 공기 냉각 방식에 비해 훨씬 높은 전력 밀도를 지원하며, 데이터센터의 냉각에 필요한 공간을 줄여주고 이는 데이터센터 운영자에게 중요한 요소로, 상면 이용 효율을 극대화하는 데 기여하기도 한다.

데이터센터에서 발생하는 소음도 중요한 문제 중 하나다. 공기 냉각 방식의 데이터센터는 높은 소음을 발생시키지만, 액침 냉각 방식은 소음을 현저히 줄일 수 있다. 이는 데이터센터의 작업 환경을 개선하고, 운영자와 직원들의 작업 효율을 높이는 데 도움이 된다는 설명이다.

액침 냉각 시스템의 도입은 초기 비용과 운영 비용을 고려해야 하지만, 전력 비용 절감과 높은 냉각 성능으로 장기적인 비용 절감 효과를 기대할 수 있다. 이러한 장점 덕분에 액침 냉각 기술은 데이터센터의 효율성을 높이는 중요한 솔루션으로 자리 잡고 있다.

결론적으로, 액침 냉각 기술은 데이터센터의 냉각 문제를 해결하고, 전력 효율성을 높이며, 공간 활용도를 극대화하는 혁신적인 기술이라는데 이견이 없는 상황이다.

SK텔레콤의 경우 국내 최초의 액침냉각 시스템 구축 및 성공적인 검증을 통해 입증된 데이터센터 모니터링 솔루션을 SK엔무브의 열관리 사업과 결합해 액침냉각 사업에 본격 나설 계획이며, 향후 액침냉각 기술 보급을 주도해 데이터센터 전력 절감을 통한 넷제로 달성에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

제스프로는 글로벌 데이터센터 컴포저블 분산 인프라(CDI) 솔루션 기업인 ‘리퀴드’ 및 글로벌 데이터센터 액침 냉각(Liquid Immersion Cooling) 선두기업인 ‘GRC’ 등과 국내 제품 공급을 위한 계약을 체결하는 등 데이터센터 관리 솔루션 포트폴리오를 보강하여, 공격적인 행보를 이어가고 있다.

KT클라우드도 액침냉각 시스템 전문기업 Immersion4와 데이터센터 액침냉각 시스템 적용을 위한 ‘데이터센터 인프라 분야 사업협력 MOU’를 체결하기도 한 상황이다.