액침냉각 – 뜨거운 전자 장비를 액체에 담그는 기술?

액침냉각 기술은 조금 생소한 단어일 수 있습니다. 하지만 이에 대한 설명을 듣는다면 이 기술이 우리와 어떤 연관이 있는지 이해할 수 있을 것입니다.

개인이나 일반 가정에서 컴퓨터나 스마트폰 등 전자 장비를 사용해 본 경험은 누구나 있을 것입니다. 이러한 전자 장비의 가장 치명적 약점은 바로 발열인데요.

발열 증상은 전자 장비의 성능 저하와 수명을 단축시키고 기기나 장비의 고장과 더 나아가 화재로 발전될 수 있는 부정적인 증상 중 하나입니다.

하지만 전자 장비의 발열은 전자 장비가 구동되는 시스템 구조로 인해 필연 되는 부분이어서 발열 증상이 발생하지 않도록 다양한 연구들이 계속 진행되어 오고 있음에도 아직까지 완전히 해결하지 못한 부분입니다.

이에 따라 원인을 없애는 연구만 아니라 발열 증상을 해결해 주는 연구도 진행되고 있어 왔는데 이러한 다양한 방법 중 최근 새로운 기술인 액침냉각 기술이 관심을 받고 있습니다.

액침냉각 이란?

뜨거운 무언가를 식힐 때 가장 먼저 떠오르는 쉬운 방법은 무엇일까요?
물에 담그거나 물을 뿌려서 식히는, 바로 ‘물’을 사용하여 식히는 방법일 것입니다.

액침냉각은 뜨거운 전자 장비를 식히기 위해 우리가 흔히 생각하는 물이 아닌 비전도성 액체에 장비를 담궈서 열을 낮추는 방식을 말합니다.

액침냉각의 특징

액침냉각에 사용되는 액체는 공기보다 밀도가 높고 전기가 통하지 않으며 열저항이 낮은 특수한 성질을 갖고 있기 때문에 이러한 액체를 장비에 직접적으로 닿도록 사용하여 열을 흡수할 수 있습니다.

게다가 전기가 통하지 않는 특성으로 인해 누전과 고장의 발생과 전자 장비나 기기의 작동에 문제를 발생 시킬 우려가 없습니다.

또한 장비의 발열을 해결해주는 것 외에도 장비의 분진 발생, 습기로 인한 문제 등에 대한 개선과 각종 전자 장비의 온도를 균일하게 유지해줄 수 있는 장점도 있습니다.

액침냉각의 활용

현대 사회에서 우리의 일상에서 밀접하게 사용하고 있는 컴퓨터, 스마트폰 등을 이용한 인터넷과 어플리케이션 서비스의 제공과 유지를 위해 필요한 네트워크 기술의 중요도가 높아지는 가운데 최근 인공지능 AI 기술의 급부상으로 인하여 더욱 가중되는 추세입니다.

이러한 기술들이 구현되고 유지되는데 필수적인 요소가 되어버린 IDC(데이터센터)는 전기, 수도, 교통 인프라만큼 중요한 사회적 인프라가 되었습니다.

이러한 데이터센터에는 위에서 언급한 지속적인 네트워크, 컴퓨팅 기술의 발전으로 인해 발생하는 엄청난 양의 데이터를 빠른 속도로 처리해주는 클라우드 서버가 관리, 운용되고 있는데, 이러한 서버의 효율적인 운용과 최적의 성능을 유지시켜주는데 액침냉각 기술이 활용됩니다.

액침냉각 기술에 관한 기업으로는 해외 GRC라는 기업과 슈퍼마이크로라는 해외 기업이 있으며 국내 대기업인 GS, SK 등의 기업들도 액침냉각 기술에 관심을 갖고 투자하고 있습니다.

액침냉각 방식의 강점

지금까지 가장 흔하게 사용되었던 냉각 방식으로는 (날개) 팬이나 냉매를 이용하여 차가운 공기나 바람을 일으켜 열을 식히는 방식인 ‘공랭방식’이 있는데요.

우리가 더운 여름철에 선풍기나 에어컨을 이용하여 더위를 해소하듯이 차가운 바람을 이용하여 열을 식히는 방식을 공랭방식이라고 합니다.

그러나 공랭식의 단점은 차가운 공기를 발생하기 위해 많은 양의 전기를 소모하기 때문에 비용적 효율이 낮다는 점입니다.

특히 데이터센터의 경우 보통의 시설보다 전기사용이 최대 100배에 이르고 이중 냉각을 위한 전기 사용이 50% 이상을 차지하고 있는데

액침방식은 공랭식에 대비하여 30%의 전력 소모비용을 절감할 수 있습니다. 또한 이러한 점이 전 세계적으로 관심을 갖고 있는 에너지 절약, 탄소중립 적인 측면에서도 장점이 되고 있습니다.

그리고 전기 비용적 측면 뿐만 아니라 냉동기, 비상발전기, UPS 등의 수량도 적게 운용되고 항온항습 시설이 필요하지 않기 때문에 인프라 구축 등에 관한 시설 투자비용도 절감될 수 있습니다.

그리고 일부에서는 데이터센터의 냉각을 위해 지구의 추운 지방이나 해당되는 나라에 짓고 운영하는 방법, 바다 속에 구축하는 방법들을 활용한 사례도 있었는데요.

이러한 방법들은 환경적 제약과 인프라를 구축하는데 드는 비용, 유지보수의 어려움 등의 단점이 있기 때문에 효율적이지 않았습니다.

하지만 지금 소개한 액침냉각 기술은 원리적으로 어려운 방식이 아니기 때문에 냉동기, 비상발전기, UPS 등의 시설 수량도 적게 설치, 운용되고 일정한 온도와 습도를 유지해주게 하는 항온항습 시설이 필요하지 않아 인프라 구축 등에 관한 시설 투자 비용도 절감될 수 있습니다.

그리고 시설의 저소음 특징과 빠른 시설 구축이 가능하다는 점으로 인해 관리의 편의성 향상과 효율적, 경제적 측면에서도 장점이 부각됩니다.

일부에서는 상식적으로 액체에 전자 장비를 담그는 방식 자체에 관한 우려로 인해 장비 성능이나 문제 발생에 대하여 신뢰하기 어렵고 적용사례가 적다는 부정적 의견들도 있었지만

액침냉각에 관한 오랜 기술 연구와 10년 이상의 상용 사례로 인해 안정성을 인정받아 현재 여러 관련 기업들이 눈여겨보고 있는 상황입니다.

게다가 아직까지는 공랭방식으로도 유지가 되고 있는 상황이지만 앞으로는 사용 규모가 기하급수적으로 늘어나게 될 전망이기 때문에 기존의 공랭방식으로는 이를 감당하기에 한계가 있을 것이며

이러한 수요를 기술적으로 감당할 수 있는 방식은 현재까지 액침냉각이 유일하다고 전문가들은 판단하고 있어 앞으로의 액침기술은 더욱 성장하게 될 것이라고 전망하고 있습니다.

마무리

앞으로의 사회는 ‘AI’ 기술이 기반인 사회가 될 것으로 예상됩니다. 이에 따라 이러한 기술을 실현하며 뒷 받침 할 수 있는 여건과 기술들도 동반되어 발전하게 되지 않을까 생각됩니다.

현대 사회를 운영하고 유지하는데 필요한 수많은 기술과 여건들이 존재하는 가운데 액침냉각과 같은 신 기술의 등장과 적용이 앞으로의 미래 사회에 보다 긍정적인 요소가 될 것을 기대하며

우리의 단순한 사고를 이용하여 그것을 실현하는 노력들이 우리 생활을 더욱 발전시켜 주는 기술 요소가 될 수 있다는 점을 깨닫게 되었습니다.

아무리 작은, 단순한 아이디어라도 우리 모두가 행복해질 수 있는 즐거운 상상을 하며 조금씩 실천할 수 있는 계획을 세우고 이를 통해 연구와 노력을 거듭한다면 앞으로 더욱 꿈과 같은 일들이 점점 늘어나게 될 것이라 기대하게 됩니다.