이머전쿨링이 무엇인가요?

데이터센터 이머전쿨링(액침냉각)은 IT하드웨어를 비전도성액체에 직접 담그는 방식으로 데이터센터 IT 하드웨어를 냉각하는 방법입니다. 데이터센터를 기존 냉각방법에서 3M액체를 사용하여 액침냉각방법을 사용함으로써 기업은 비용절감과 환경을 보호할 수 있으며 미래의 전례없는 성능요구사항에 더 잘 대비할 수 있습니다.

• 서버 냉각에 더 적은 에너지를 사용함으로써 친환경적인 데이터 센터 조성
• 유지 관리 및 대체가 필요한 작동 부품이 줄어듬
• 액체가 더 효율적으로 열을 제거하므로 하드웨어 밀도 증가
• 열 한계 아래로 온도를 유지함으로써 프로세서 활용도 증가
• 전자 기기를 액체에서 꺼낼 때 깨끗하고 마른 상태가 되어 정비 용이성이 유지됨
• 서버 룸의 소음이 크게 감소
• 먼지, 황과 같은 환경 오염 물질로부터 IT 장비 보호

3M은 데이터 센터 공간에서 리더들과 협력하여 이러한 용도에 적합한 유체를 개발하고 더 넓은 범위의 끓는점과 같은 독보적 이점을 제공해 왔습니다. 무엇보다도 이 기술은 3M이 50년 넘게 축적해 온 소재 및 용도에 관한 지식에 힘입은 것입니다.

왜 필요한가요?

인터넷, 인공 지능, 클라우드 컴퓨팅 및 고성능 컴퓨팅(HPC)의 폭발적 성장으로 인해 데이터 센터는 비즈니스뿐 아니라 삶의 질 면에서도 급격한 변화를 가져오는 원동력이 되고 있습니다. 

하지만 이러한 변화에는 비용이 따릅니다. 

데이터 센터는 막대한 전력을 소비하며 그 중 대부분은 컴퓨팅 하드웨어를 식히기 위해 칠러 유닛과 팬을 가동하는 데 소비되고 있습니다.

엔지니어드 플루이드 제품군은 Single-phase 및 two-phase 모두에서 이머전 쿨링(액침냉각)에 이상적인 속성을 제공합니다. 그 결과는 어떨까요? 에너지 사용량(및 비용)이 최대 97%까지 대폭 줄어들고 데이터 센터의 규모가 축소되며 서버 하드웨어의 성능이 최적화되는 한편, 환경 영향이 줄어듭니다.

ESG경영에 적합한 선택

에너지 효율성을 높이고 비용을 절감하며, 환경에 대한 책임을 이행합니다.

슈퍼컴퓨팅 분야

대학 및 연구소에서 사용하는 것과 같은 슈퍼컴퓨팅 분야에서는 장비의 성능을 최대한 이끌어 낼 수 있습니다.

비트코인 채굴장

비트코인 채굴자들은 비용 절감을 통해 투자 수익을 극대화에 도움이 됩니다.

초대형 클라우드 컴퓨팅

초대형 클라우드 컴퓨팅 운영의 경우 비용 절감 및 유연한 하드웨어 구성을 통해 가치를 얻을 수 있습니다.

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최적화를 통한 성능향상

열 효율을 높임으로써 공기 냉각의 한계를 넘어 처리 능력을 높이고 지연 시간을 줄일 수 있습니다.

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장비 고장완화

이머전 쿨링(액침냉각) 방식은 공기로 전파되는 오염 물질을 제거하고 열 설계를 간소화하여 작동 부품이 줄어듭니다. 따라서 전자 기기를 풀 가동하면서도 마모를 줄일 수 있습니다.

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환경을 위한 지속가능한 선택

에너지 절약은 수익에 기여할 뿐 아니라 지구 환경에도 좋습니다. 전력을 덜 사용한다는 것은 전력 생산을 덜 해도 됨을 뜻하고, 이는 다시 연료 사용이 줄어 이산화탄소 배출이 준다는 것을 의미합니다. 데이터 센터의 규모가 작아지면 건설 자재와 유지 관리 비용이 줄어듭니다. 귀사의 목표가 더 친환경적인 데이터 센터를 만드는 것이라면 3M Novec 엔지니어드 플루이드는 이를 가능케 할 뿐 아니라 다음과 같은 속성을 갖고 있습니다.

• 친환경적 속성
• 낮은 지구온난화지수(GWP)
• 오존파괴지수(ODP)제로

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작업자의 안전

이머전 쿨링(액침냉각) 방식을 사용하는 데이터 센터를 건설한다 해도 작업자의 안전성이 저하되는 것은 아닙니다. 3M은 모든 Novec 엔지니어드 플루이드가 다음과 같은 속성을 지니도록 설계합니다.

• 전반적으로 넓은 작업자 안전 여유율(Safety Margin)제공
• 비가연성
  
  
  
  
  

간접 냉각 이머전 쿨링 

Direct-to-Chip (D2C)

이점

• 유체 사용량 최소화

• 기존 인프라를 사용할 수 있습니다.

• 하드웨어 손상 위험 없음 (vs. 물 / 글리콜)

고려사항

• 시스템 수준의 유체 흐름 제어 필요

• 엔지니어링 통합 비용에 의해 제한되는 칩 밀도

권장제품 (3M Fluid)

• 3M™ Novec™ 7x00 Fluid product family (low GWP)

Single-Phase 이머전 쿨링

Single-Phase Immersion

이점

• 더 쉬운 유체 봉쇄

• MRO 다운 타임 감소 (오일 대비)

고려사항

• 2PIC보다 낮은 열효율

• 추가 펌프 / 시스템 비용

• 전자장치와의 유체 호환성

권장제품 (3M Fluid)

• 3M™ Fluorinert™ FC-3283 (BP: 128°C) and FC-40 (BP: 165°C) Liquids

Two-Phase 이머전 쿨링

Two-Phase Immersion

이점

• 열효율 향상

• 잠재적으로 더 간단한 (패시브) 설계

• MRO 다운 타임 감소 (오일 대비)

고려사항

• 증류에는 안전한 위생시스템이 필요합니다

• 증기 오염을 적절하게 관리해야 함

• 전자 장치와의 유체 호환성

권장제품 (3M Fluid)

• 3M™ Fluorinert™ FC-72 (BP: 56°C) and FC-3284 (BP:50°C) Liquids

Bitcoin two-phase Immersion Cooled Data Center

트빌리시 조지아에있는 Bitfury-Allied Control의 40MW 시설

Supercomputer Pezy/ExaScaler single phase immersion cooling

최초 출시 된 single phase IC 시스템 : 30 ~ 50kW / 시스템; 6+ GFLOPS / W; Green500의 상위 3 위 자리 ('15 년 6 월)

Hyperscale Alibaba single-phase Immersion cooling mass deployment

•  60 개 탱크 / 2,000 개 서버 (single-phase 설치)

•  유체 : 3M ™ Fluroinert ™ FC-40

•  2019 년 OCP에서 발표 된 주요 결과 : 3M ™ 유체를 사용한 침수 냉각은 전력 소비가 적고 (PUE 1.07) 더 높은 신뢰성과 안정성, 더 낮은 소음이라는 장점이 있습니다.

출처 : "데이터 센터에서 침수 냉각을 사용한 대규모 배포 경험"(Yangfan, Staff Engineer, Alibaba, OCP Summit ’19)

Hyperscale Microsoft two-phase Immersion cooling proof of concept

초대형 클라우드 컴퓨팅 운영의 경우 비용 절감 및 유연한 하드웨어 구성을 통해 가치를 얻을 수 있습니다.

•  데이터 센터 성능 향상 : "액체 냉각을 사용하면 밀도를 높일 수 있으므로 데이터 센터 수준에서 무어의 법칙 추세를 계속 유지할 수 있습니다."라고 Microsoft 데이터 센터 고급 개발 그룹의 저명한 엔지니어이자 부사장 인 Christian Belady가 말했습니다.

•  전력 소비량 감소 : 특정 서버의 전력 소비량을 5 % ~ 15 % 감소

•  물 안전성

•  실패율 감소

•  클라우드 리소스의 효율적인 관리를 위한 자유도 향상

F&Q

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이머전 쿨링(액침냉각)은 어떤방식으로 실시됩니까?

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이머전 쿨링(액침냉각)은 전자 기기를 비전도성 유체에 직접 담가 열이 구성품에서 열 전달 유체로 직접 전달되게 하는 과정이 수반됩니다. 기존 냉각 시스템에서는 열이 열 전달 물질, 공기, 열 교환기, 동작 유체 등 몇 가지 단계를 통해 전달되어야 합니다. 이머전 쿨링(액침냉각)을 사용하면 열 설계가 간소화되고 열 전달 효율성이 높아집니다.

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미네랄 오일에 비해 Novec은 어떤 이점이 있나요?

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작동 유체를 선택할 때는 여러 가지 요인을 평가해야 합니다. 3M Novec 엔지니어드 플루이드는 미네랄 오일을 포함한 다른 등급의 절연 유체에 비해 상당히 큰 이점을 다수 제공합니다. 비가연성 외에도 Novec 제품은 Two-phase 냉각 작업에 필요한 끓는점과 열 안정성을 충족합니다. Novec 유체에서 꺼낼 때 전자 기기가 마른 상태로 깨끗하게 나오므로 정비 및 유지 관리가 편합니다.

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Novec 기반 냉각 시스템에 유체 손실 문제가 있나요?

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이머전 쿨링(액침냉각) 시스템은 일반적으로 정비가 편하고 핫스왑이 가능하도록 설계되었지만 아울러 유체 유출 방지도 염두에 두어 설계하였습니다.