침지 냉각은 기술 산업에서 중요한 주제가 되었는데, 특히 데이터 센터가 더 효율적인 냉각 솔루션에 대한 수요가 증가함에 따라 그렇습니다. 전통적으로 자동차 오일과 관련된 Castrol은 이 혁신의 최전선에 있습니다. 그러나 Castrol은 이제 유전체 냉각 유체를 통해 데이터 센터 냉각 분야에서 진전을 이루고 있습니다. 우리는 최근 영국 버크셔주 팡본에 있는 Castrol Liquid Cooling Center of Excellence를 방문했는데, Castrol은 데이터 센터를 위한 액체 침지 냉각 솔루션에 대한 연구 개발을 진행하고 있습니다.
이 시설은 Castrol의 DC 시리즈 침지 냉각 유체와 선도적인 공급업체의 다양한 침지 탱크 구성을 위한 테스트 장소 역할을 합니다. 이러한 테스트 셀을 통해 Castrol은 다양한 냉각 기술과 서버 구성 요소에 미치는 영향을 탐색할 수 있습니다. 주로 유체 역학과 화학에 중점을 두고 있지만, 이 센터는 케이블, 서버 하드웨어 및 재료 호환성도 평가합니다. 침지 기술을 테스트하고 검증하는 Castrol의 포괄적인 접근 방식은 데이터 센터 냉각의 미래를 선도하는 인물이 되었습니다.
침지 냉각의 사례
데이터 센터는 환경 영향을 줄이는 동시에 끊임없이 증가하는 컴퓨팅 전력 부하를 처리해야 하는 압박을 받고 있습니다. 직접 액체 냉각(DLC)으로 보완된 기존의 공기 냉각 방법조차도 오늘날의 고밀도 컴퓨팅 환경 중 일부에는 종종 부족합니다.
BP의 전기화 및 Castrol 제품 혁신 담당 부사장인 크리스 로켓은 "현재 데이터 센터의 전력 소비량의 약 40%가 냉각에 사용됩니다. 침지 냉각은 이 수치를 5% 미만으로 낮출 수 있어 전력 및 물 사용량을 크게 낮출 수 있습니다."라고 설명했습니다.
침지 냉각은 개념적으로 전체 서버를 유전체 유체에 담그는 것입니다. 유전체 유체는 구성 요소에서 열을 흡수하고 전달하는 비전도성 액체입니다. 이 접근 방식은 기존 팬의 필요성을 없애 전력 소비를 줄이고 효율성을 개선합니다. Vince와 저는 시설을 탐험하면서 침지 냉각이 더 이상 실험적인 틈새 시장이 아니라는 것을 알게 되었습니다. 침지 냉각은 고전력 작업 부하와 환경을 의식하는 데이터 센터에 대한 실행 가능한 솔루션이 되고 있습니다.
테스트 셀 탐색
캐스트롤의 우수 센터(Center of Excellence ) 에서 우리는 각각 독특한 설계와 기능을 갖춘 여러 가지 침수 냉각 솔루션을 접할 수 있었습니다. 이러한 시스템에는 GRC(Green Revolution Cooling) , Submer , Iceotope와 같은 유명 공급업체의 탱크가 포함되었으며, 각 제품은 다양한 규모와 운영 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다. 예를 들어, GRC의 탱크는 대규모 구축에 적합하도록 설계되었으며, 탱크당 50kW의 전력을 관리할 수 있습니다. 반면, Submer와 Iceotope는 모듈식 및 공간 제약이 있는 환경에 이상적인 랙형 솔루션을 제공합니다.
테스트 셀의 주요 특징은 통제된 조건에서 철저한 테스트를 수행할 수 있는 능력입니다. Castrol Center of Excellence 시설은 온도 조절, 환기 및 화재 진압 시스템이 있는 방으로 나뉩니다. 이를 통해 Castrol은 다양한 환경 조건에서 다양한 유체와 구성 요소를 테스트하여 개발한 솔루션이 실제 데이터 센터의 엄격함을 견딜 수 있는지 확인할 수 있습니다.
테스트 셀 중 하나에서 우리는 GRC의 탱크를 관찰했는데, Castrol이 사용하는 특정 유체로 인해 눈에 띄는 녹색 빛이 났습니다. 이 탱크에 잠긴 서버는 호환성 및 성능 테스트를 거쳤습니다. Castrol은 CPU에서 케이블에 이르기까지 모든 구성 요소가 침지 냉각 환경에서 성능 저하 없이 효과적으로 작동할 수 있도록 보장합니다.
유체 공학: 시스템의 심장
Castrol의 DC 시리즈 유체는 데이터 센터를 위해 특별히 설계된 침지 냉각 솔루션의 핵심입니다. 우리는 이 두 유체, DC15와 DC20을 실제로 볼 기회를 가졌습니다. 둘 다 재료 호환성과 유체 수명을 유지하면서 서버에서 열을 효율적으로 제거하도록 설계된 유전체 유체입니다.
지역 규정으로 인해 DC15 유체는 아시아 지역과 같이 더 높은 점도가 필요한 시장에 최적화되었습니다. 한편, DC20 유체는 Castrol의 최고 성능 옵션으로, 극한의 열 발산과 더 높은 작동 온도를 위해 설계되었습니다. 이러한 유체는 40°C~50°C 범위에서 작동할 수 있으며, 일부 시스템은 최대 70°C까지 온도를 높일 수 있습니다. 이러한 고온 내성은 대부분의 환경에서 추가 냉장이 필요하지 않으므로 이러한 시스템을 실행하는 데 드는 운영 비용과 복잡성이 크게 줄어듭니다.
이러한 유체의 수명 주기는 유틸리티의 또 다른 중요한 측면입니다. Castrol에 따르면, 그들의 유체는 "수명 충전" 작업을 위해 설계되었으며, 이는 최적의 조건에서 유체가 서버 하드웨어의 전체 수명 주기 동안 지속될 수 있음을 의미합니다. 일반적으로 3~8년입니다. 이 기간이 지난 후에도 Castrol은 유체 재활용 및 재처리 서비스를 제공하여 유체의 수명을 연장하고 낭비를 줄입니다.
Submer Mega Pods: 대규모 침수
방문의 하이라이트 중 하나는 Castrol의 침지 냉각 유체 기술을 활용한 모듈형 데이터 센터 솔루션인 Submer Mega Pod였습니다. Mega Pod 내부에서 우리는 두 개의 Smart Pod XL 랙을 발견했는데, 각각 DC15와 DC20이라는 다른 유체를 작동시켰습니다. 이 포드는 열교환기와 옥상 쿨러, 열 회수 시스템 또는 지열 솔루션을 통해 주변 환경으로 열을 전달하는 외부 냉각 루프가 포함된 컴팩트한 올인원 데이터 센터 솔루션을 나타냅니다.
이 유형의 시스템은 낮은 작동 소음과 에너지 소비를 유지하면서도 놀라운 밀도와 확장성을 제공합니다. Mega Pod는 다양한 구성을 지원할 수 있어 대규모 침지 냉각을 고려하는 데이터 센터에 매력적인 옵션입니다.
Mega Pods 내부의 서비스 용이성도 주목할 만했습니다. 냉각 유체에 잠긴 서버는 오버헤드 크레인의 도움으로 쉽게 들어올릴 수 있어 기술자는 가동 중단 없이 구성 요소를 서비스하거나 교체할 수 있습니다. 침지 유체는 부식성이 없고 비전도성이므로 구성 요소가 아직 젖어 있는 상태에서 제거되더라도 문제 없이 건조하고 재사용할 수 있습니다.
기존 데이터 센터를 넘어 침지 냉각 확장
침지 냉각이 기존 데이터 센터에서 인기를 얻고 있지만, 이 기술은 다른 많은 사용 사례에 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 고밀도 컴퓨팅을 관리하면서도 공간 효율적이고 환경 친화적인 기능을 갖추고 있어 비전통적 환경에 적합합니다.
엣지 컴퓨팅 및 공간 제약 환경
엣지 컴퓨팅은 컴퓨팅 파워를 데이터 소스에 더 가깝게 가져와 지연 시간을 줄이고 실시간 처리를 개선합니다. 그러나 엣지 위치는 종종 공간 제한에 직면하고 대규모 데이터 센터에서 사용할 수 있는 견고한 냉각 인프라가 부족합니다. 부피가 큰 HVAC 시스템과 에어 핸들러가 필요한 기존의 공기 냉각 방법은 이러한 시나리오에서 항상 실용적이지 않습니다.
반면, 침지 냉각은 공간 요구 사항을 크게 줄이는 소형의 독립형 장치에 배치할 수 있습니다. GRC ICEraq와 같은 솔루션은 고효율 냉각을 유지하면서 여러 개의 랙을 작은 공간에 맞출 수 있습니다. 따라서 침지 냉각은 통신 타워, 소매점 또는 원격 산업 현장에서 엣지 컴퓨팅에 이상적입니다. 또한 소음이 감소하고 움직이는 공기 시스템이 없기 때문에 침지 냉각은 병원이나 사무실 건물과 같이 조용한 작동이 중요한 환경에 적합합니다.
모듈형 데이터 센터를 위한 침지 냉각
모듈식 데이터 센터(Submer MegaPod와 같이 빠르고 유연하게 배치할 수 있는 조립식 데이터 센터 모듈)는 침지 냉각의 또 다른 훌륭한 사용 사례입니다. 이러한 데이터 센터는 종종 군사 작전, 재해 복구 또는 기존 인프라가 실행 불가능한 임시 설정에 사용됩니다. 침지 냉각을 통해 모듈식 데이터 센터는 냉각을 위한 에너지와 인프라를 덜 필요로 하면서 작은 공간에 고밀도 컴퓨팅 파워를 집약할 수 있습니다.
Castrol의 Submarine Mega Pod는 모듈형 데이터 센터에서 침지 냉각을 사용할 수 있는 방법의 한 예입니다. 이러한 드롭인 데이터 센터 솔루션에는 침지 냉각 탱크와 열교환기가 장착되어 있어 최소한의 인프라로 독립적으로 작동할 수 있습니다. 컴팩트한 디자인을 감안할 때 공간이 제한된 환경에서 빠른 배포와 고성능 컴퓨팅이 필요한 시나리오에 이상적입니다.
도시 지역의 열 재사용 및 지속 가능성
침지 냉각의 더욱 흥미로운 이점 중 하나는 서버에서 생성된 열을 재활용할 수 있는 능력입니다. 종종 열을 폐기물로 환경에 발산하는 공랭식 데이터 센터와 달리 침지 냉각 시스템은 건물 난방이나 산업 공정과 같은 2차 시스템으로 열을 전달할 수 있습니다.
토지가 부족하고 지속 가능성이 우선순위인 도시 지역에서 침지 냉각은 지역 난방 시스템과 통합되거나 인근 건물을 따뜻하게 하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어 침지 냉각 데이터 센터의 열은 주거 또는 상업용 건물에 온수 또는 난방을 제공할 수 있습니다. 이 열 회수 모델은 에너지 효율성을 개선할 뿐만 아니라 데이터 센터의 전반적인 환경적 발자국을 줄이는 데 도움이 됩니다.
산업용 엣지 컴퓨팅을 위한 침지 냉각
석유 및 가스, 제조, 에너지 생산과 같은 산업은 실시간 데이터 처리 및 제어를 위해 점점 더 엣지 컴퓨팅에 의존하고 있습니다. 이러한 환경은 종종 멀리 떨어져 있고, 혹독하며, 폭발성 또는 부식성 가스를 포함하거나 극심한 온도 변동이 발생하여 기존 냉각 시스템을 비실용적으로 만듭니다. 침지 냉각은 까다로운 환경에서도 일관되고 효율적인 열 발산을 제공하여 견고한 솔루션을 제공합니다.
이러한 시나리오에서 침지 냉각에서 배출된 열은 산업 공정에서도 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 폐열은 증기 생성, 온수 가열을 위한 예열 구성 요소로 재활용되거나 열 에너지가 필요한 현장 작업을 지원하는 데 사용될 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 엣지 컴퓨팅 시스템이 혹독한 조건에서도 안정적으로 작동할 수 있도록 보장하는 동시에 더욱 친환경적이고 효율적인 산업 공정에 대한 증가하는 추진력과 일치합니다.
스마트 시티를 위한 지속 가능한 컴퓨팅
스마트 시티 프로젝트가 확장됨에 따라 침지 냉각은 교통 관리부터 공공 안전 시스템까지 모든 것을 지원하는 컴퓨팅 인프라를 유지하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 침지 냉각은 스마트 빌딩, 교통 허브 및 유틸리티 시스템에서 고밀도 컴퓨팅 노드를 활성화하는 동시에 냉각 면적을 최소화할 수 있습니다.
이러한 시스템은 또한 에너지 회수를 위해 폐열을 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 침지 냉각에 의존하는 스마트 시티 데이터 센터는 전기 자동차 충전소에 전력을 공급하고, 시립 수영장을 가열하거나, 폐기물 관리 시설을 지원하기 위해 과도한 열을 제공할 수 있습니다. 이를 통해 스마트 시티는 차세대 도시 서비스에 전력을 공급하는 데이터 부하를 관리하는 동시에 핵심 운영에 지속 가능성을 통합한다는 목표를 달성할 수 있습니다.
냉각 그 너머: 환경적 영향
침지 냉각은 에너지 소비를 줄이는 것 외에도 상당한 환경적 이점을 제공합니다. Castrol의 유체는 지구 온난화 가능성이 없는 완전히 재활용 가능하도록 설계되었습니다. 이 회사는 또한 사용된 유체를 수거하고 재처리하여 신선하고 고성능의 액체로 고객에게 반환하는 서비스로서의 유체 모델을 모색하고 있습니다. 이러한 접근 방식은 폐기물을 최소화하고 지속 가능한 데이터 센터 운영에 대한 증가하는 수요에 부합합니다.
또한 침지 냉각 시스템은 열 회수 기술과 통합될 수 있습니다. 예를 들어, 서버에서 생성된 과도한 열은 건물 난방이나 산업용으로 재활용될 수 있습니다. Castrol은 열을 사용하여 수영장을 따뜻하게 하는 가능성도 탐구하여 전체 시스템에 효율성을 한 단계 더 높였습니다.
침지 냉각의 미래
데이터 센터가 확장되고 전력 요구 사항이 증가함에 따라 효율적이고 지속 가능한 냉각 솔루션에 대한 필요성은 커질 뿐입니다. 침지 냉각은 이러한 필요성을 충족하는 가장 유망한 기술 중 하나로 부상하고 있으며, 특히 고성능 컴퓨팅, AI 워크로드 및 기타 까다로운 애플리케이션에 적합합니다. 공기 및 직접 액체 냉각이 여전히 자리를 잡고 있지만 침지 냉각은 미래에 대한 효율성과 확장성에 대한 다르지만 매력적인 제안을 제공합니다.
Castrol의 Liquid Cooling Center of Excellence에서 수행되는 작업은 이 기술의 최첨단을 나타냅니다. 이 회사는 유체 화학, 재료 호환성 및 수명 주기 관리에 중점을 두고 있어 효과적이고 환경적으로 지속 가능한 침지 냉각 솔루션을 개발하는 데 중요한 역할을 합니다.
팡본에 있는 Castrol의 시설을 방문하면서 데이터 센터 냉각의 미래에 깊이 투자한 회사를 발견했습니다. 고급 유전체 유체 엔지니어링부터 침지 탱크 및 서버 구성 요소 테스트에 이르기까지 Castrol은 데이터 센터 운영에 대한 생각을 재정의하는 데 도움을 주고 있습니다. 침지 냉각이 계속해서 인기를 얻으면서 유체 역학 및 재료 과학 분야에서 Castrol의 전문성이 이 기술의 미래를 형성하는 데 중요한 역할을 할 것이 분명합니다.
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