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“에어컨처럼 찬 바람으로 열을 식히는 방식은 한계가 뚜렷합니다. 공기보다 열을 더 잘 빼앗는 액체를 이용한 냉각 방식이 글로벌 ‘대세’입니다.”

13일 방문한 경기 안양시의 LG유플러스 AI 데이터센터(AIDC). 이곳 평촌2센터에는 미국 빅테크 등 국내외 고객사의 투어 요청이 밀려드는 특별한 공간이 있다. 국내 최초로 만들어진 66m²(약 20평) 규모의 액체냉각 시연 데모룸이다.
올 5월 말에 문을 연 데모룸에는 1대에 3억 퇴직연금모집인 원짜리 엔비디아 H100 그래픽처리장치(GPU) 서버와 연결된 액체냉각 설비가 돌아가고 있었다. 해외에서 주로 쓰는 ‘액체냉각’ 방식을 직접 볼 수 있는 것이다.
인공지능(AI) 시대의 핵심 인프라로 꼽히는 데이터센터의 성패는 발열 문제 해결에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. 데이터센터 사용 전력의 40% 이상이 GPU 온도를 365일 청소년 24시간 내내 일정하게 유지하는 데 사용된다. 발열을 잡지 못하면 서버가 제 기능을 다하지 못하고 금방 노후화된다.
현재 국내 AI 데이터센터들은 대부분 찬 바람을 활용한 서버 냉각 방식(공랭식)을 쓴다. 기존 공랭식의 경우 서버 랙 뒤에서 찬 바람을 공급해줘야 해 전력 소모가 큰 데다 공기 순환 장치 등으로 공간을 많이 차지한다. 이 같 공인인증서 발급 은 한계를 극복하기 위해 각광받는 기술이 액체를 이용하는 수랭식이다. 수랭식은 서버 내부에 설치한 관에 차가운 물을 흐르게 해 칩 발열을 잡는 ‘직접액체냉각’과 특수용액에 서버 전체를 담그는 ‘액침냉각’ 방식으로 나뉜다. 이곳 데모룸에선 직접액체냉각과 액침냉각 설비를 모두 시연해 볼 수 있다.
데모룸 정면에는 ‘직접-칩 냉각(Direct 학자금대출 특별추천 기간 To Chip Cooling)’ 시스템이 설치돼 있다. 이 시스템은 GPU 등에 부착된 냉각판(콜드 플레이트) 내부에 냉각수가 흐르게 해 열을 식히는 방식이다. 실제 H100 서버 랙에는 냉수가 들어가는 파란 관과 열을 식힌 뒤 나오는 물이 빠져나오는 빨간 관이 연결돼 있었다. 특수 플라스틱관과 스테인리스관을 모두 설치해 어느 쪽이 더 내구성이 높은지 시험 부동산 담보대출 금리 중이었다. 냉각수가 흐르고 나면 90도까지 올랐던 GPU 온도가 60도까지 낮아진다.
여기서 중요한 역할을 하는 것이 냉각수 분배 장치(CDU)다. CDU는 냉각수를 서버에 공급·회수하는 역할을 한다. 이곳에는 LG전자가 개발한 서버 랙 내부에 설치하는 ‘인 랙 타입 CDU’로 공간 효율성을 높였다. LG유플러스 관계자는 “물이 공기보다 열을 잘 빼앗는 성질을 떠올리면 쉽다”며 “사우나에 들어갔을 땐 살이 데지 않지만 뜨거운 열탕에 들어가면 델 수 있는 것과 같은 원리로, 차가운 공기로 식히는 것보다 액체로 식히는 것이 효율적”이라고 설명했다.
LG유플러스의 차세대 액체 냉각 솔루션은 100kW(킬로와트) 이상의 고(高)집적 랙을 효과적으로 냉각할 수 있다. LG유플러스 관계자는 “기존 공랭식으로는 랙당 13kW 전력량만 감당할 수 있었지만 직접액체냉각 방식으로 하면 랙당 100∼150kW까지 가능하다”고 설명했다. 그러면서 “이미 액체냉각이 대세가 된 미국 등에선 냉각 설비가 고도화돼 2MW(메가와트) 용량의 서버까지 열을 감당할 수 있다”고 했다.
또 다른 차세대 방식은 액침냉각이다. LG유플러스 데모룸에 설치된 액침냉각 설비의 거대한 뚜껑을 열어 보니 그 안에는 서버가 비전도성 특수용액에 통째로 담가져 있었다. 액침냉각은 균일한 온도를 유지하고 습기·부식 방지로 하드웨어 수명을 늘려주는 효과를 낸다. 다만 오일 성분으로 관리가 까다롭고 용액 무게가 상당해 데이터센터 하중 검토를 다시 해야 한다는 점이 부담으로 꼽힌다.
안양=장은지 기자 jej@donga.com