45°C 냉각 설계로 데이터센터 물 사용량을 거의 0으로 줄임

Context

AI 서버의 전력 밀도 증가로 인한 냉각 비용 상승과 막대한 수자원 소모가 인프라 확장의 병목으로 작용함. 기존 Hybrid 냉각 방식은 GPU/CPU만 수랭하고 나머지 부품은 공랭에 의존하여 팬 소음과 공간 효율 저하 문제를 야기함.

Technical Solution

• 칩, 메모리, 네트워킹 전 구성요소를 액체로 식히는 100% Liquid Cooling 아키텍처 도입
• 냉각액 운용 온도를 최대 45°C로 상향하여 기계식 Chiller 없이 외부 공기로 열을 배출하는 Dry Cooler 기반 Closed-loop 구조 설계
• 단일 입구와 출구를 통해 여러 고전력 칩에 액체를 공급하는 단순화된 Routing 설계를 통한 Tray 수준의 냉각 효율 최적화
• 물 75%와 Propylene Glycol 25% 혼합액을 사용하여 부식 방지 및 열전달 효율 확보
• 칩 표면 온도 55°C 수준의 동작 한계를 검증하여 고온 냉각액 사용 시에도 최대 성능을 유지하는 열 설계 적용

Impact

• 연간 메가와트당 약 260만 갤런의 물 사용량을 거의 0으로 낮추어 최대 100% 절감 달성
• 50MW급 시설 기준 냉각 에너지 및 물 비용 연간 400만 달러 이상 절감
• 서버 폼팩터 최적화로 기존 6U 시스템을 2U로 축소하여 랙 밀도 대폭 향상
• Chiller 온도 1°C 상승당 냉각 에너지 비용 약 4% 절감 효과 구현

Key Takeaway

하드웨어의 동작 한계 온도(Operating Limit)를 정확히 파악하고 냉각 매체의 온도를 전략적으로 높임으로써, 외부 환경 제약(물, 전력)을 극복하고 인프라 밀도를 극대화하는 설계 전략이 유효함.