GMORS

우리가 동영상을 스트리밍하고, 클라우드에 사진을 저장하며, 온라인 쇼핑을 하거나 메시지를 보낼 때마다 데이터 센터는 보이지 않는 곳에서 끊임없이 작동하고 있습니다. 이 시설에는 전 세계 개인과 기업이 사용하는 디지털 정보를 처리하고 저장하는 수천 대의 서버가 구축되어 있습니다.

모든 서버는 작동 과정에서 많은 열을 발생시킵니다. 기존 데이터센터는 주로 공랭식 냉각 시스템을 통해 열을 제거하고 장비가 안정적으로 작동하도록 관리해 왔습니다.

그러나 디지털 서비스가 지속적으로 확대되면서 데이터센터는 더 높은 수준의 컴퓨팅 성능을 요구받고 있습니다. 특히 인공지능(AI) 애플리케이션과 대규모 언어 모델(LLM)의 확산으로, 이전보다 훨씬 더 큰 데이터 처리 능력이 요구되고 있습니다.

이를 지원하기 위해 서버에는 더욱 강력한 프로세서가 탑재되고 있습니다. 이러한 칩은 많은 전력을 소비하며, 그 에너지의 상당 부분은 작동 중 열로 방출됩니다.

또한 데이터센터 운영자는 제한된 공간을 효율적으로 활용하기 위해 동일한 서버 랙(RACK) 안에 더 많은 컴퓨팅 자원을 집적하는 경우가 많습니다. 이로 인해 좁은 공간에서 발생하는 열이 증가하면서, 공랭 방식만으로는 열을 효과적으로 제거하기가 점점 어려워지고 있습니다.

이러한 이유로 데이터센터에서 액체 냉각(Liquid Cooling)은 점점 더 중요한 냉각 솔루션으로 자리 잡고 있습니다. 그렇다면 데이터센터 액체 냉각이란 무엇이며, 어떻게 작동할까요? 먼저 기본 개념부터 살펴보겠습니다.

데이터 센터 액체 냉각이란 무엇인가요?

데이터센터 액체 냉각은 공기에만 의존하는 대신, 순환하는 액체를 사용해 서버에서 발생하는 열을 제거하는 냉각 방식입니다.

냉각 시스템 내부를 순환하는 액체는 서버에서 발생한 열을 흡수해 시스템 외부로 전달합니다. 가열된 액체는 다시 냉각된 뒤 시스템 내부로 재순환되며, 이러한 과정이 반복됩니다.

액체는 공기보다 훨씬 더 많은 열을 운반할 수 있습니다. 이를 통해 데이터센터는 더 빠르고 고성능의 프로세서를 사용할 수 있으며, 동일한 랙 공간 안에 더 많은 서버를 배치할 수 있습니다.

즉, 액체 냉각은 데이터센터가 동일한 물리적 공간에서 더 높은 컴퓨팅 성능을 구현할 수 있도록 지원합니다.

이러한 장점으로 인해 액체 냉각은 하이퍼스케일 데이터센터, AI 학습 클러스터, 고성능 컴퓨팅(HPC) 시설, 엣지 컴퓨팅(Edge Computing) 환경 등 높은 연산 성능이 요구되는 분야를 중심으로 빠르게 확대되고 있습니다.

다음으로 데이터센터에서 액체 냉각이 어떻게 작동하는지, 그리고 현재 사용되는 주요 냉각 방식에는 어떤 것들이 있는지 살펴보겠습니다.

데이터센터 액체 냉각은 어떻게 작동할까요?

데이터센터에 사용되는 액체 냉각 시스템은 크게 직접 액체 냉각(Direct Liquid Cooling, DLC)과 침지 냉각(Immersion Cooling)으로 구분할 수 있습니다. 두 방식 모두 공랭식보다 효율적으로 열을 제거하지만, 냉각액이 서버 장비와 상호작용하는 방식에는 차이가 있습니다.

・직접 액체 냉각 (Direct Liquid Cooling, DLC)

직접 액체 냉각 방식에서는 냉각액이 튜브를 통해 CPU, GPU, AI 가속기와 같은 고발열 부품에 직접 부착된 콜드 플레이트(Cold Plate)로 공급됩니다. 콜드 플레이트 내부에는 냉각액이 흐르는 미세 채널이 있으며, 냉각액은 이 채널을 통과하면서 프로세서의 열을 흡수합니다. 이후 가열된 냉각액은 열교환기(Heat Exchanger)로 이동해 열을 방출한 뒤 다시 시스템으로 순환됩니다.

직접 액체 냉각은 다시 두 가지 방식으로 나눌 수 있습니다.

단상 DLC(직접 액체 냉각)

단상 DLC에서는 냉각액이 전체 냉각 사이클 동안 액체 상태를 유지합니다. 냉각액은 콜드 플레이트에서 열을 흡수한 뒤 열교환기로 이동해 냉각되고, 다시 시스템으로 재순환됩니다.

이상 DLC(직접 액체 냉각)

이상 DLC에서는 냉각액이 프로세서의 열을 흡수하면서 일부 증발합니다. 이후 증기는 다시 액체로 응축되어 시스템으로 돌아갑니다. 이러한 상변화 과정을 통해 많은 양의 열을 매우 효율적으로 제거할 수 있습니다.

・침지 냉각(Immersion Cooling)

침지 냉각 방식에서는 서버 전체를 특수 절연유가 채워진 탱크 안에 넣습니다. 절연유는 전기가 통하지 않는 비전도성 유체이므로, 전자 부품과 직접 접촉해도 단락을 일으키지 않습니다. 유체는 서버 전체를 둘러싸며 특정 칩뿐 아니라 모든 부품에서 발생하는 열을 흡수합니다.

침지 냉각 역시 두 가지 방식으로 구분됩니다.

단상 침지 냉각

단상 침지 냉각에서는 절연유가 액체 상태를 유지합니다. 가열된 유체는 열교환기를 통과하면서 냉각된 뒤 다시 침지 탱크로 돌아갑니다.

이상 침지 냉각

이상 침지 냉각에서는 절연유가 비교적 낮은 온도에서 끓도록 설계됩니다. 서버 부품에서 발생한 열을 흡수하면 유체 일부가 증기로 변하며, 이 증기는 콘덴서에서 냉각되어 다시 액체 상태로 전환됩니다. 이후 액체는 다시 탱크로 순환되며 연속적인 냉각 사이클을 형성합니다.

데이터센터 액체 냉각에서 씰링이 중요한 이유

액체 냉각은 냉각액을 민감한 전자 부품 가까이에서 순환시켜 열 제거 효율을 크게 높입니다. 그러나 누수가 발생할 경우 고가의 IT 장비에 직접적인 손상을 초래할 수 있습니다.

작은 누수만으로도 하드웨어 손상, 시스템 다운타임, 냉각액 오염, 높은 유지보수 비용이 발생할 수 있습니다.

이를 방지하기 위해 콜드 플레이트, 퀵 디스커넥트 커플링, 매니폴드, 펌프, 열교환기, 침지 탱크 등 냉각 시스템 전반에 씰이 적용됩니다. 이러한 씰은 장시간 운전 환경에서도 냉각액이 누출되지 않도록 안정적인 밀폐 성능을 유지해야 합니다.

또한 씰링 소재는 장기간 다양한 운전 조건에 노출되더라도 안정적인 성능을 유지해야 합니다. 대표적인 조건은 다음과 같습니다.

• 물-글리콜 혼합액, 냉매, 절연유 등에 의한 화학적 노출
• 소재의 경화, 수축, 탄성 저하를 유발하는 온도 변화
• 씰링 표면에 반복적인 응력을 가하는 압력 변동
• 씰이 접촉 압력을 유지하는 능력을 점차 잃는 압축 영구 변형
• 씰 소재에서 방출된 물질이 냉각액 성능에 영향을 줄 수 있는 오염 제어

이러한 요구 조건으로 인해 씰링 설계와 소재 선정은 액체 냉각 시스템의 장기적인 신뢰성을 결정하는 핵심 요소로 작용합니다.

다음으로 직접 액체 냉각과 침지 냉각 시스템의 주요 씰링 부위와 각 위치에 적용되는 씰링 솔루션을 살펴보겠습니다.

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다양한 씰링 솔루션이 액체 냉각 시스템에 적용되는 방식

액체 냉각 시스템의 각 구성 요소는 서로 다른 기능을 수행하며, 각 씰링 부위는 화학적•열적•기계적 조건이 복합적으로 작용하는 환경에 노출됩니다. 따라서 장기적인 신뢰성을 확보하기 위해서는 각 운전 조건에 적합한 씰링 소재를 선정하는 것이 중요합니다.

직접 액체 냉각 시스템용 씰링

일반적인 직접 액체 냉각 시스템에서는 냉각액이 냉각 분배 장치에서 매니폴드와 연결 호스를 거쳐 프로세서에 장착된 콜드 플레이트로 공급됩니다. 퀵 커넥터는 전체 냉각 라인의 냉각액을 비우지 않고도 개별 서버를 손쉽게 연결하거나 분리할 수 있도록 지원합니다.

콜드 플레이트 씰

콜드 플레이트는 CPU와 GPU 같은 프로세서에 직접 장착됩니다. 콜드 플레이트 내부에서는 냉각액이 미세 채널을 따라 흐르며, 칩에서 발생한 열을 흡수합니다.

콜드 플레이트에 사용되는 씰은 프로필렌글리콜과 물의 혼합액(PG25)과 같은 물-글리콜계 냉각액과 호환되어야 합니다. 또한 씰 소재에서 발생하는 추출 성분이 적어야 하며, 이는 미세 채널을 막을 수 있는 오염 물질 발생 위험을 줄이는 데 중요합니다.

GMORS는 수계 냉각 시스템에 최적화된 특수 EPDM 컴파운드를 제공합니다. 해당 소재는 우수한 내화학성과 낮은 추출 특성을 결합해 냉각액의 청정도를 보호하는 데 기여합니다.

퀵 커넥터 씰

퀵 커넥터는 전체 냉각 라인의 냉각액을 비우지 않고도 서버나 냉각 모듈을 손쉽게 연결하거나 분리할 수 있도록 해줍니다.

씰은 설치 후 장기간 압축 상태에 놓이게 되며, 반복적인 연결•분리 과정과 고온 환경에서도 안정적인 씰링 성능을 유지해야 합니다.

GMORS는 시간이 지나도 탄성을 유지하는 씰링 소재를 사용하여 퀵 커넥터가 안정적인 씰링 성능과 우수한 누수 방지 성능을 지속적으로 유지할 수 있도록 지원합니다.

매니폴드 씰

매니폴드는 주 공급 라인에서 여러 콜드 플레이트 또는 서버로 냉각액을 분배합니다. 연결 지점이 많기 때문에 하나의 씰에서만 누수가 발생해도 전체 냉각 루프의 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

매니폴드의 씰은 작동하는 동안 계속 압축 상태에 놓이기 때문에, 반복적인 온도 변화와 압력 변동 환경에서도 안정적인 씰링 성능을 유지할 수 있어야 합니다.

GMORS는 장기간 압축 상태에서도 형상과 씰링 성능을 안정적으로 유지하는 탄성 고무 컴파운드를 적용해 매니폴드 씰이 장기간 안정적인 성능을 유지할 수 있도록 지원합니다.

냉각 분배 장치 밀봉재 (CDU 씰)

냉각 분배 장치(CDU)는 냉각액의 유량, 압력, 온도를 제어하는 펌프, 밸브, 열교환기 등을 포함합니다.

이러한 부품에 사용되는 씰은 연속 운전 환경에서도 안정적인 내화학성과 치수 안정성을 제공해야 합니다.

GMORS는 엄격한 공차 기준으로 제조된 정밀 O-링과 맞춤형 씰을 통해 주요 CDU 부품의 안정적인 씰링 성능을 지원합니다.

침지 냉각 시스템용 씰링

침지 냉각 시스템에서는 서버가 절연유로 채워진 밀폐 탱크 안에 배치됩니다. 이러한 이유로 일부 시스템에서는 추가 씰링이 필요합니다. 씰링을 적용함으로써 탱크 리드, 케이블 피드스루, 펌프, 열교환기 주변에서 유체를 밀봉하고 증기를 제어할 수 있습니다.

탱크 리드 가스켓

침지 탱크는 절연유로 채워지며, 리드 주변의 대형 가스켓으로 밀봉됩니다.

해당 가스켓은 절연유와 장기간 호환되어야 하며, 넓은 표면적 전반에서 안정적인 씰링 성능을 유지해야 합니다.

GMORS는 절연유에 장기간 노출되는 환경을 위해 설계된 맞춤형 가스켓 소재를 제공합니다.
 

케이블 피드스루 씰

전원 및 통신 케이블은 탱크 벽을 통과해야 하며, 이 과정에서 유체가 누수되지 않도록 씰링되어야 합니다.

해당 씰은 케이블 주변을 안정적으로 씰링하는 동시에, 열팽창과 움직임에도 유연하게 대응할 수 있어야 합니다.

GMORS는 복잡한 케이블 피드스루 형상에 대응할 수 있는 맞춤 성형 씰링 솔루션을 개발합니다.
 

유체 씰링 및 증기 제어 씰

이상 침지 시스템에서는 절연유가 비교적 낮은 온도에서 끓도록 설계됩니다. 유체가 반복적으로 증발하고 응축되는 과정에서 씰링 시스템은 액체와 증기를 모두 안정적으로 씰링하면서 유체 투과를 최소화해야 합니다.

이러한 상변화 과정은 시스템 내부에 압력 펄스를 발생시킬 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 압력 변동은 씰이 반복적으로 팽창하고 수축하도록 만들어 피로와 누출 위험을 높일 수 있습니다.

GMORS는 낮은 투과성, 높은 인장 강도, 우수한 기계적 내구성을 갖춘 화학적으로 안정적인 씰링 컴파운드를 제공합니다. 이러한 소재는 유체 손실을 줄이고, 안정적인 시스템 압력을 유지하며, 이상 냉각에서 발생하는 반복적인 압력 변동을 견디는 데 도움을 줍니다.

펌프 및 열교환기 씰

펌프와 열교환기는 절연유를 순환시키고 냉각하는 역할을 합니다.

이 부품에 사용되는 씰은 특수 냉각 유체에 장기간 노출되는 조건에서도 안정성을 유지해야 합니다.

GMORS는 실리콘이 포함되지 않은 엘라스토머 컴파운드를 제공하여 민감한 전자 환경에서 유체 청정도를 유지하고 오염 위험을 줄이는 데 기여합니다.
 

왜 액체 냉각을 위해 GMORS의 씰링 솔루션을 선택해야 하나요?

액체 냉각 시스템은 냉각액을 시스템 전반에 안전한 씰링을 위해 수많은 씰에 의존합니다. 장기적인 신뢰성을 확보하려면 이러한 씰링 소재가 물-글리콜계 냉각액, 냉매, 절연유에 노출되는 환경에서도 지속적으로 안정성을 유지해야 합니다.

GMORS는 액체 냉각 데이터센터와 고성능 컴퓨팅(HPC) 시스템을 위한 고성능 씰링 솔루션을 전문적으로 제공합니다. GMORS의 소재와 제조 공정은 단상 및 이상 직접 액체 냉각(DLC), 침지 냉각 시스템을 포함한 다양한 냉각 방식에 적용될 수 있도록 설계되어 있습니다.

GMORS는 오픈 컴퓨트 프로젝트(OCP)의 액체 냉각 표준 및 설계 가이드라인에 부합하는 씰링 솔루션을 개발합니다. 소재 배합과 정밀 제조 역량을 바탕으로, 고객이 차세대 AI 및 GPU 인프라에서 안정적이고 장기적인 씰링 성능을 확보할 수 있도록 지원합니다.

문의하기를 통해 귀사의 액체 냉각 애플리케이션을 위한 씰링 솔루션에 대해 문의해 주십시오.
 

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