발췌: CIO Korea <이코어 기고 | 발상의 전환! 부압 수랭 솔루션의 가치

(2019.01.21)  원문보기: http://www.ciokorea.com/column/115347


수랭 단점을 극복하는 역발상 ‘칠다인 네거티브 프레셔 리퀴드 쿨링 솔루션’

그러나 액체를 이용한 서버 냉각에는 다양하고도 심각한 한계들이 있다. 먼저 앞서 언급한 바와 같이 물의 경우 전기와 상극이라는 특성이 있다. 자칫 물이 샌다면 시스템이 고장나는 것은 물론 화재와 같이 큰 사고로 이어질 가능성을 배제할 수 없다. 3M 노백과 같은 비전도 용액을 이용해 컴퓨터를 통째로 액체에 담그는 방식도 있기는 하지만 이는 비용도 비싸고 소규모 시스템에서나사용 가능한 기법이다.

또 수랭 방식에는 호스와 조인트, 펌프 등 유지보수 포인트가 증가하는 결과가 뒤따르며, 부식 방지와 청소를 위해 용액을 교체하는 작업도 만만치 않다. 녹과 이끼를 막는 안티코로젼(anti-corrosion) 용액을 첨가함에 따라 냉각 효율이 40% 정도 떨어지는데, 이를 만회하기 위해 압력을 높이면 누수 가능성이 커지기도 한다. 수천, 수만 대의 서버가 존재하는 데이터센터에서는 결코 가볍게 생각할 수 없는 문제다. 전력 소비와 발열 측면에서 한계 상황이 다가오는 가운데, 명명백백한 해법이 분명히 존재하지만 그 해법에 가시가 있는 형국이다.

이코어가 국내 시장에 공급하고 있는 칠다인(Chilldyne)은 독창적인 접근법으로 이 ‘가시’를 제거한다. 냉각 플레이트에 물을 흐르게 하려면 압력이 필요하다. 기존의 수랭 솔루션 기업들은 펌프를 이용해 높은 압력으로 물을 밀어냈다. 제품에 따라 대략 3~5배의 압력을 가하는 포지티브 프레셔 방식이다. 그러나 칠다인은 대기압보다 낮은 압력으로 물을 순환시키는 네거티브 프레셔 방식을 채택했다.

이 접근법이 의미 있는 이유는 먼저 사고 가능성이 획기적으로 줄어든다는데 있다. 호스나 노즐에 미세한 구멍이 날지라도 물이 새지 않는다. 내부의 압력이 대기압보다 더 낮기에 오히려 공기가 유입될 뿐이다. 발상의 전환을 통해 누수의 가능성을 원천적으로 차단한 셈이다. 또 포지티브 프레셔 방식과 달리 피스톤이 없기에 가격이 더 저렴하며 고장 요인이 줄어든다. 더 오랜 수명을 자랑하는 것도 물론이다.

서버 수리 상황에서도 네거티브 프레셔 접근법은 빛을 발한다. 포지티브 프레셔의 경우 스왑 커넥터를 연결하면 물이 배관에 그대로 남아 있어 컴프레셔로 냉각 용액을 빼내는 작업을 해야 한다. 반면 칠다인 솔루션의 경우 핫스왑 커넥터를 꽂으면 관 내부의 물이 고스란히 빨아들여진다. 칠다인 솔루션에서만 존재하는 특허 기술이다.

칠다인은 이에 더해 다른 기술을 통해서도 부압 쿨링 솔루션의 가치를 높였다. 대기압보다 낮은 압력과 0.5배 정도의 압력 차이로도 원활한 흐름을 보장하기 위해 터뷸레이터 특허 기술을 이용했다. 이는 내부의 용액이 회오리치면서 흐르게 함으로써 배관 가장자리 부분의 흐름까지도 원활히 하는 기술이다. 이를 통해 칠다인은 여타 수랭 솔루션의 1/3 수준의 물만 이용하고 있다.

로켓 기술에서 태어났다, 칠다인(Chilldyne)

칠다인은 항공우주, 의료기기 분야의 열역학 전문 기업 플로메트릭스(Flomerics)에서 분사한 컴퓨팅 냉각 솔루션 전문 기업이다. 플로메트릭스는 태양 표면과 맞먹는 온도로 치솟는 로켓 노즐을 식힐 수 있는 리퀴드 쿨링 솔루션을 서비스하고 있다. 주로 미 항공우주국(NASA)와 협업하던 이 기업은 CPU나 GPU의 단위 면적당 전력 밀도가 핵원자로 수준에 근접하고 있는 트렌드를 포착하고 증가하는 IT 분야의 수요에 대응하기 위해 칠다인을 독립시켰다.

칠다인은 CPU나 GPU의 방열판을 떼어내고 내부에 액체가 흐르는 콜드 플레이트를 부착해 냉각하는 DCLC(Direct Chip Liquid Cooling, Direct Water Cooling) 방식을 이용한다. RDHx 방식도 리퀴드 쿨링으로 분류되곤 하지만 이는 랙 내에서는 공랭식(서버 뒷단에 냉각을 위한 수랭 기기가 존재)으로 동작한다는 점에서, 또 한계 냉각 용량이 24KW 선이라는 점에서 하이브리드 쿨링으로 볼 수 있다. 칠다인 DCLC 솔루션은 이코어(www.ecore.asia)가 국내 시장에 독점 공급하고 있다

 

ⓒ 호스가 손상되면 액체가 나오는 대신 공기가 유입된다. 네거티브 프레셔 접근법이 보여주는 특징이다.

ⓒ 냉각수가 소용돌이 치며 흐르는 터뷸레이터 기술 효과적으로 발열체의 열을 흡수하는 칠다인의 특허 기술이다.

 

19인치 표준 랙 크기 CDU 유닛으로 300KW까지 대응
CPU와 GPU를 식히며 데워진 용액은 19인치 표준 랙에 들어갈 수 있는 CDU를 통해 냉각된다. 칠다인은 이 CDU에도 다양한 아이디어와 기술을 더했다. 유압식 피스톤이 아닌 진공 펌프를 내장한 이 CDU는 먼저 기존 데이터센터 인프라와의 호환성이 돋보인다. 기존 항온항습기와 데이터센터 쿨링타워 등을 그대로 이용할 수 있어 기존 투자를 보호할 수 있다.

이 밖에 리던던트 기능을 지원해 청소 작업 시에도 서버 동작성을 유지할 수 있으며, 온도와 냉각 상황, 기기 상황, 습도 등을 원격 모니터링할 수 있도록 지원한다.

경쟁 솔루션과 비교해 특히 돋보이는 다른 장점은 ‘종속성이 없다’는 사실이다. 인수를 통해 다이렉트 워터 쿨링 방식 기술을 확보한 타 기업의 경우 자사 서버가 자사 CDU 유닛만 이용할 수 있도록 했다. 수명이 15~20년인 데이터센터 기계 장비를 5년 내외의 서버에 종속시킨 것이며, 이는 CDU 수명 기간 동안 같은 기업의 서버만 구입해야 한다는 의미다.

반면 칠다인은 개방형 구조를 채택해 어느 기업 서버로든 연결할 수 있으며, 이에 따라 서버 리프레시 주기에 맞춰 CDU를 교체하는 일이 요구되지 않는다.

한편 서버 벤더 중 공조 시스템 벤더와의 역할을 철저히 구분한 기업은 IBM이 유일하다. 심지어 서버를 선택할 때 공랭과 수랭을 원하는 대로 선택할 수 있도록 조치했으며 대규모 배치 시에는 수랭을 권장하고 있다. 칠다인
솔루션이 IBM 서버과 조합될 때는 별도의 커스터마이징 작업조차 필요 없어지게 된다.

CDU 유닛 1대가 냉각시킬 수 있는 서버 용량은 300KW다. 300W 소형 서버를 1,000대까지, GPU 8개를 내장한 고집적도 서버일지라도 100대까지 CDU 열교환기 하나로 냉각시킬 수 있다. 이 과정에 필요한 용액은 120리터에 불과하다. 네거티브 프레셔 방식이기에 비전도 용액을 섞을 필요가 없어 냉각 효율을 높일 수 있기에 가능한 수치다.

 

지금까지 칠다인의 제품에 대해 살펴 보았고, 다음은 칠다인 기술의 효율성에 대해 더 살펴보고자 한다.


* 블로그는 이코어(Ecore) 박병오 대표의 IDG인터뷰의 발표문을 기반으로 작성됐다.