뜨거운 'AI 심장' 식히는 액체냉각...미래 데이터센터 핵심이다

인공지능(AI)은 4차 산업혁명 시대의 핵심 기술로 자리매김하며 우리 삶의 다양한 영역에서 혁신을 주도하고 있다. 눈부신 AI 발전 뒤에는 방대한 데이터 처리와 복잡한 알고리즘 연산을 수행하는 데이터센터의 숨은 공로가 있다.

그러나 AI 기술의 고도화는 데이터센터의 전력 소비와 발열 문제를 심화시키고 있으며, 이는 AI 기술의 지속 가능한 발전을 위한 중요한 과제로 떠오르고 있다. 이러한 문제를 해결하고 뜨거운 AI 심장을 효과적으로 식히는 핵심 기술이 바로 액체냉각이다.
24일(현지시각) 글로벌 전자산업 동향과 뉴스를 주로 다루는 '일렉트로닉360'이 '액체냉각이 AI 흐름을 유지하는 데 도움이 되는 방법'이라는 분석기사를 실었다.


AI 데이터센터는 자연어 처리, 이미지 인식, 빅데이터 분석 등 다양한 AI 서비스를 제공하기 위해 고성능 서버를 갖추고 있다. 이러한 서버들은 엄청난 양의 데이터를 처리하면서 막대한 열을 발생시키는데, 이 열을 효과적으로 관리하지 못하면 시스템 오류, 성능 저하, 장비 수명 단축 등 심각한 문제를 야기할 수 있다.
전통적으로 데이터센터에서는 공기 냉각 방식을 사용해왔지만, AI 기술의 발전과 함께 컴퓨팅 수요가 급증하면서 공기냉각만으로는 한계에 부딪히게 됐다. 이에 따라 액체냉각 기술이 새로운 대안으로 주목받고 있다. 액체냉각은 냉각수를 사용해 열을 직접 흡수하고 방출하는 방식으로, 공기보다 열 전달 효율이 훨씬 높아 데이터센터의 발열 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.


액체냉각은 냉각수(일반적으로 물 또는 특수 제작된 유체)를 폐쇄 루프 시스템을 통해 순환시켜 열을 발생시키는 컴퓨터 부품을 식히는 기술이다. 냉각수는 열을 흡수하여 냉각 라디에이터로 운반하고, 라디에이터에서 열을 방출한 후 다시 시스템으로 돌아가는 과정을 반복한다.

데이터센터에서 사용되는 액체냉각 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.

첫 번째가 직접 칩 냉각(Direct-to-Chip Cooling, D2C)이다. 이는 가장 많은 열을 발생시키는 프로세서나 칩에 냉각 블록을 직접 부착하여 냉각수를 순환시키는 방식이다. CPU, GPU 등 특정 부품의 열을 집중적으로 관리하는 데 효과적이다.

두 번째는 침수 냉각(Immersion Cooling)으로 서버 전체 또는 주요 부품을 비전도성 액체에 담가 냉각하는 방식이다. 냉각수와 하드웨어 사이의 직접적인 접촉을 통해 열을 효율적으로 분산시키며, 에어컨이나 대규모 덕트 공사가 필요 없다는 장점이 있다.


액체냉각 기술은 데이터센터 운영에 다양한 이점을 제공한다.

우선 냉각 효율 극대화할 수 있다. 액체냉각은 공기냉각보다 훨씬 높은 열 전달 효율을 제공해 서버의 온도를 안정적으로 유지하고 과열 위험을 줄인다. 이를 통해 하드웨어 성능을 최대한 활용하고 시스템 안정성을 높일 수 있다.

에너지 절감 효과도 크다. 액체냉각 시스템은 공기냉각 시스템보다 에너지 소비량이 적어 전력 비용을 절감하고 데이터센터 운영 비용을 줄이는 데 기여한다.

또한 공간 활용도 증대할 수 있다. 액체 냉각 시스템은 공기 냉각 시스템에 필요한 에어컨 및 덕트 공간을 줄여 데이터센터 공간을 효율적으로 활용할 수 있게 해준다.

이와 함께 친환경 데이터센터를 구축할 수 있다. 액체냉각은 에너지 소비를 줄이고 탄소 배출량 감소에도 기여해 친환경적인 데이터센터 운영을 가능하게 한다.


구글, 마이크로소프트 등 글로벌 IT 기업들은 이미 AI 데이터센터에 액체냉각 기술을 도입해 긍정적인 효과를 얻고 있다. 구글은 AI 프로세서에 액체냉각을 적용해 냉각 에너지 소비를 크게 줄였으며, 마이크로소프트는 침수 냉각 기술을 통해 시스템 안정성과 처리량을 향상시켰다. 국내에서도 SK텔레콤이 해외 기업과 협력해 데이터센터 액체냉각 기술 개발에 박차를 가하고 있다.


AI 기술의 발전과 함께 데이터센터의 냉각 기술은 끊임없이 진화하고 있다. 액체냉각 기술은 냉각수 재료 개선, 시스템 설계 최적화 등 다양한 연구 개발을 통해 더욱 발전할 것으로 예상된다. 특히 냉각 효율성을 높이고 환경 친화적인 냉각수 개발, 데이터센터 설계와 액체 냉각 시스템의 통합 등이 주요 과제로 꼽힌다.

액체냉각 기술은 AI 시대의 데이터센터 운영에 필수적인 요소로 자리매김할 것이다. 액체냉각 기술의 발전은 AI 기술의 지속적인 성장을 뒷받침하고, 더욱 효율적이고 친환경적인 데이터센터 운영을 가능하게 할 것이다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com