[Cooling Solution ①] 대(大)AI 시대, 온도를 다스리는 자가 AI시대의 승리자 된다 슈나이더 일렉트릭, 다양한 쿨링 솔루션으로 AI 데이터센터 냉각 시장 공략 농업이 주를 이루던 고대에는 물을 다스리는 ‘치수(治水)’가 모든 정치인들의 제일의 미덕이었다. 그리고 AI시대를 맞이한 지금은 ‘물’을 넘어서 AI 데이터센터의 ‘온도’를 조절하는 것이 관련 기업들의 미덕으로 제기되고 있다. 에너지 관리와 자동화 솔루션 관련 글로벌 기업인 슈나이더 일렉트릭은 증가하는 데이터센터의 전력 수요에 대비 가능한 다양한 냉각 솔루션을 마련해 이러한 시장의 변화에 대응하고 있다.이에 본보는 슈나이더 일렉트릭 코리아(이하 슈나이더 일렉트릭)의 시큐어파워 사업부 이창호 매니저를 만나 최근의 데이터센터 냉각 기술의 흐름과 슈나이더 일렉트릭의 관련 분야에 대한 계획을 들어봤다.리퀴드 쿨링 시장, 고효율 냉각 시스템 수요의 필수 요소데이터센터는 사용하는 전력의 40% 정도를 서버 냉각에 사용할 정도로 발열 관리가 중요하다. 업계에 따르면 데이터센터 냉각 시장은 매년 20~30% 성장할 것으로 전망되며, 5년 안에 40조 원 규모로 확대될 것으로 보인다. 글로벌 데이터센터는 국내 대비 약 36배 규모로 성장할 것으로 예상된다.특히 장비가 고도화되고 AI 서버의 발열량이 높아지면서 기존 공랭식 냉각 방식으로는 서버의 열을 효과적으로 제어하기 어려워졌다. 이에 리퀴드쿨링(Liquid cooling)이 차세대 열관리의 핵심 솔루션으로 주목받고 있다. 시장조사업체인 트렌드포스에 따르면 서버에 적용되는 액체 냉각 시스템 보급률이 올해 약 10%에서 내년 20% 이상으로 증가할 전망이다.이창호 매니저의 설명에 따르면 세계 리퀴드쿨링 시장 규모는 2023년 4억 달러에서 2031년 21억 달러로 성장해 연평균 성장률이 24.1%에 달할 전망이다. 특히 AI 컴퓨팅의 발전으로 인한 에너지 소비 증가는 리퀴드쿨링 시스템에 대한 수요를 더욱 가속화 할 것으로 예상된다.이 매니저는 “리퀴드쿨링 시장은 크게 D2C(Direct-to Chip)과 액침(Immersion)냉각으로 나뉘데, 급격히 증가하는 GPU전력을 고려하면 향후 2phase 및 액침냉각이 고려될 수 있으나, 당장은 1phase D2C 방식이 다수의 데이터센터에서 검토되고 있는 추세”라며 “슈나이더 일렉트릭 역시 현재로서는 D2C 방식의 솔루션에 중점을 두고 있으며, 이러한 방향성은 글로벌 기업들도 유사하게 선택하고 있다“고 말했다.데이터센터의 운용에서 쿨링이 중요한 이유에 대해 이 매니저는 “데이터센터는 24시간 안정적인 가동이 필수적이며, 서버, 스토리지 등 IT 장비들이 밀집되어 작동되기 때문에 상당한 열을 발생시킨다”며 “장비 및 시설 내 온도를 유지하는 냉각 솔루션으로 장비가 최적의 상태에서 안정적으로 작동하는 것이 중요하다”고 말했다.슈나이더 일렉트릭은 이러한 흐름과 관련해 데이터센터의 냉각이 장비 보호, 에너지 효율성, 열 관리, 환경적 지속 가능성 측면에서 매우 중요하다고 판단한다. 특히, 냉동기와 팬월 및 발열이 심한 부분의 경우 집중 냉각하는 인로우 냉각기, 실내 온·습도를 일정하게 유지해주는 항온·항습기 등 다양한 제품이 필요한데, 슈나이더 일렉트릭은 데이터센터(IDC) 내 에너지효율 달성 및 안전한 데이터센터 구축을 위한 △프리쿨링 냉동기(Free cooling chiller) △팬월(Fanwall) △인로우쿨링(InRow Cooling) △항온·항습기 △무정전전원장치(UPS) 등을 제공하고 있다.슈나이더 일렉트릭, 필요에 따라 D2C‧액침냉각 모두 자유자재로 활용에너지 분야 솔루션의 주요 기업인 슈나이더 일렉트릭이 리퀴드쿨링 시장에 뛰어든 것은 필연적인 순서라 해도 과언은 아니다.“데이터센터의 높은 에너지 효율성 요구와 고발열 서버에 대한 냉각 수요 증가에 대응하기 위해, 그리고 탄소 배출 감소를 지원하기 위해 리퀴드쿨링 시장에 참여하게 됐다”고 말한 이 매니저는 “특히, AI 데이터센터는 AI 서버를 병렬로 처리하기 때문에, CPU의 용량이 높고, 그 칩에 대한 발열량 자체가 과거보다 높아졌다. 최근 CPU의 전력 소모량은 400와트인데 반해, GPU의 전력 소모량이 700~1천 와트 이상을 기록하기 때문에 기존 냉각 시스템으로 AI에 사용되는 매우 뜨겁고 전력 소모가 많은 프로세서를 감당하기에 역부족이다. 이러한 이유로 기존 냉각 방식보다 열을 더 효율적으로 전달하는 액체 냉각 방식인 리퀴드 쿨링 시스템에 대한 수요가 높아졌다”고 언급했다.이 매니저의 설명에 따르면, 발열량이 낮을 경우, 설계와 설치가 간단하고 초기 비용이 낮아 시스템 확장이 쉬운 기존 공랭식 냉각 시스템을 제안하며, 중밀도 데이터센터에서는 기존의 쿨링방식에서 추가적으로 근접냉각방식(InRow cooling) 또는 RDHx(Rear door heat exchanger)방식을 채택하며, 고밀도 데이터센터에서는 더 효과적인 D2C타입과 액침 쿨링 타입의 리퀴드 쿨링 솔루션 적용을 필요로 한다. 아직 국내에서는 전산실에 물(수랭)이 들어가는 것에 대해 예민한 부분이 있기 때문에 기존의 방식이 유리한 면이 있지만, AI 데이터센터와 같은 고밀도 환경에서는 효율성이 떨어지고 더 많은 공간과 전력이 필요할 수 있다.이 매니저는 D2C냉각 방식과 액침 냉각 방식 각각의 장‧단점에 대해 구체적으로 설명했다.“D2C의 경우 칩에 집중적으로 냉각을 하는 방식으로, GPU 발열을 효과적으로 관리할 수 있어 액침 쿨링보다 조금 더 고발열 환경에 적합한 것으로 분석된다. 기본 설비를 모두 변경해야 하는 액침 쿨링 방식보다, 기존의 Layout을 일부 유지하면서 쿨링을 적용할 수 있는 D2C의 방식이 더 당장의 현실적인 방안으로 고려되고 있다”고 말한 이 매니저는 “다만, 대부분의 열제거가 가능한 액침 방식에 비해 20%~30%의 공기냉각이 필요하므로 기존의 Fan wall, Inrow 쿨링 냉각방식을 일부 유지해야 하며, 누수에 대한 대책이 필요하다”고 언급했다.반면, 액침냉각에 대해 이 매니저는 “전체 장비를 액체에 담가야 하므로 전반적인 신규 Layout이 필요한 구조”라고 설명한 뒤 “CDU(Cooling Distribution Unit)가 내장된 All-in one 타입으로 구조가 간단하며, D2C 방식의 20%~30%의 공기 냉각으로 인한 동력소모로 에너지 효율부분에서는 추가 동력이 필요하지 않은 액침 냉각이 더 유리할 것으로 보고 있다고 말했다. 하지만 이 매니저는 무조건적인 액침냉각의 활용에 대해서는 경계의 뜻을 비추기도 했다.“액침냉각은 서버의 유지관리를 위한 설비, 고중량으로 인한 하중검토가 필요할 수 있으며, 현재 시장에서는 비전도성 오일을 사용하는 액침냉각을 좀 더 검증하고 있는 단계이기 때문에, 지금 당장은 D2C 적용이 일반적으로 검토되고 있는 상황”이라고 이 매니저는 강조했다. Cooling Solution ②에서 계속

[Cooling Solution ①] 대(大)AI 시대, 온도를 다스리는 자가 AI시대의 승리자 된다

슈나이더 일렉트릭, 다양한 쿨링 솔루션으로 AI 데이터센터 냉각 시장 공략

기사입력 2024-11-21 20:29:21

[산업일보]

농업이 주를 이루던 고대에는 물을 다스리는 ‘치수(治水)’가 모든 정치인들의 제일의 미덕이었다. 그리고 AI시대를 맞이한 지금은 ‘물’을 넘어서 AI 데이터센터의 ‘온도’를 조절하는 것이 관련 기업들의 미덕으로 제기되고 있다.

에너지 관리와 자동화 솔루션 관련 글로벌 기업인 슈나이더 일렉트릭은 증가하는 데이터센터의 전력 수요에 대비 가능한 다양한 냉각 솔루션을 마련해 이러한 시장의 변화에 대응하고 있다.

이에 본보는 슈나이더 일렉트릭 코리아(이하 슈나이더 일렉트릭)의 시큐어파워 사업부 이창호 매니저를 만나 최근의 데이터센터 냉각 기술의 흐름과 슈나이더 일렉트릭의 관련 분야에 대한 계획을 들어봤다.

리퀴드 쿨링 시장, 고효율 냉각 시스템 수요의 필수 요소

슈나이더 일렉트릭 코리아 시큐어파워 사업부 이창호 매니저

데이터센터는 사용하는 전력의 40% 정도를 서버 냉각에 사용할 정도로 발열 관리가 중요하다. 업계에 따르면 데이터센터 냉각 시장은 매년 20~30% 성장할 것으로 전망되며, 5년 안에 40조 원 규모로 확대될 것으로 보인다. 글로벌 데이터센터는 국내 대비 약 36배 규모로 성장할 것으로 예상된다.

특히 장비가 고도화되고 AI 서버의 발열량이 높아지면서 기존 공랭식 냉각 방식으로는 서버의 열을 효과적으로 제어하기 어려워졌다. 이에 리퀴드쿨링(Liquid cooling)이 차세대 열관리의 핵심 솔루션으로 주목받고 있다. 시장조사업체인 트렌드포스에 따르면 서버에 적용되는 액체 냉각 시스템 보급률이 올해 약 10%에서 내년 20% 이상으로 증가할 전망이다.

이창호 매니저의 설명에 따르면 세계 리퀴드쿨링 시장 규모는 2023년 4억 달러에서 2031년 21억 달러로 성장해 연평균 성장률이 24.1%에 달할 전망이다. 특히 AI 컴퓨팅의 발전으로 인한 에너지 소비 증가는 리퀴드쿨링 시스템에 대한 수요를 더욱 가속화 할 것으로 예상된다.

이 매니저는 “리퀴드쿨링 시장은 크게 D2C(Direct-to Chip)과 액침(Immersion)냉각으로 나뉘데, 급격히 증가하는 GPU전력을 고려하면 향후 2phase 및 액침냉각이 고려될 수 있으나, 당장은 1phase D2C 방식이 다수의 데이터센터에서 검토되고 있는 추세”라며 “슈나이더 일렉트릭 역시 현재로서는 D2C 방식의 솔루션에 중점을 두고 있으며, 이러한 방향성은 글로벌 기업들도 유사하게 선택하고 있다“고 말했다.

데이터센터의 운용에서 쿨링이 중요한 이유에 대해 이 매니저는 “데이터센터는 24시간 안정적인 가동이 필수적이며, 서버, 스토리지 등 IT 장비들이 밀집되어 작동되기 때문에 상당한 열을 발생시킨다”며 “장비 및 시설 내 온도를 유지하는 냉각 솔루션으로 장비가 최적의 상태에서 안정적으로 작동하는 것이 중요하다”고 말했다.

슈나이더 일렉트릭은 이러한 흐름과 관련해 데이터센터의 냉각이 장비 보호, 에너지 효율성, 열 관리, 환경적 지속 가능성 측면에서 매우 중요하다고 판단한다.

특히, 냉동기와 팬월 및 발열이 심한 부분의 경우 집중 냉각하는 인로우 냉각기, 실내 온·습도를 일정하게 유지해주는 항온·항습기 등 다양한 제품이 필요한데, 슈나이더 일렉트릭은 데이터센터(IDC) 내 에너지효율 달성 및 안전한 데이터센터 구축을 위한 △프리쿨링 냉동기(Free cooling chiller) △팬월(Fanwall) △인로우쿨링(InRow Cooling) △항온·항습기 △무정전전원장치(UPS) 등을 제공하고 있다.

슈나이더 일렉트릭, 필요에 따라 D2C‧액침냉각 모두 자유자재로 활용

슈나이더 일렉트릭 코리아 시큐어파워 사업부 이창호 매니저

에너지 분야 솔루션의 주요 기업인 슈나이더 일렉트릭이 리퀴드쿨링 시장에 뛰어든 것은 필연적인 순서라 해도 과언은 아니다.

“데이터센터의 높은 에너지 효율성 요구와 고발열 서버에 대한 냉각 수요 증가에 대응하기 위해, 그리고 탄소 배출 감소를 지원하기 위해 리퀴드쿨링 시장에 참여하게 됐다”고 말한 이 매니저는 “특히, AI 데이터센터는 AI 서버를 병렬로 처리하기 때문에, CPU의 용량이 높고, 그 칩에 대한 발열량 자체가 과거보다 높아졌다. 최근 CPU의 전력 소모량은 400와트인데 반해, GPU의 전력 소모량이 700~1천 와트 이상을 기록하기 때문에 기존 냉각 시스템으로 AI에 사용되는 매우 뜨겁고 전력 소모가 많은 프로세서를 감당하기에 역부족이다. 이러한 이유로 기존 냉각 방식보다 열을 더 효율적으로 전달하는 액체 냉각 방식인 리퀴드 쿨링 시스템에 대한 수요가 높아졌다”고 언급했다.

이 매니저의 설명에 따르면, 발열량이 낮을 경우, 설계와 설치가 간단하고 초기 비용이 낮아 시스템 확장이 쉬운 기존 공랭식 냉각 시스템을 제안하며, 중밀도 데이터센터에서는 기존의 쿨링방식에서 추가적으로 근접냉각방식(InRow cooling) 또는 RDHx(Rear door heat exchanger)방식을 채택하며, 고밀도 데이터센터에서는 더 효과적인 D2C타입과 액침 쿨링 타입의 리퀴드 쿨링 솔루션 적용을 필요로 한다.

아직 국내에서는 전산실에 물(수랭)이 들어가는 것에 대해 예민한 부분이 있기 때문에 기존의 방식이 유리한 면이 있지만, AI 데이터센터와 같은 고밀도 환경에서는 효율성이 떨어지고 더 많은 공간과 전력이 필요할 수 있다.

이 매니저는 D2C냉각 방식과 액침 냉각 방식 각각의 장‧단점에 대해 구체적으로 설명했다.

“D2C의 경우 칩에 집중적으로 냉각을 하는 방식으로, GPU 발열을 효과적으로 관리할 수 있어 액침 쿨링보다 조금 더 고발열 환경에 적합한 것으로 분석된다. 기본 설비를 모두 변경해야 하는 액침 쿨링 방식보다, 기존의 Layout을 일부 유지하면서 쿨링을 적용할 수 있는 D2C의 방식이 더 당장의 현실적인 방안으로 고려되고 있다”고 말한 이 매니저는 “다만, 대부분의 열제거가 가능한 액침 방식에 비해 20%~30%의 공기냉각이 필요하므로 기존의 Fan wall, Inrow 쿨링 냉각방식을 일부 유지해야 하며, 누수에 대한 대책이 필요하다”고 언급했다.

반면, 액침냉각에 대해 이 매니저는 “전체 장비를 액체에 담가야 하므로 전반적인 신규 Layout이 필요한 구조”라고 설명한 뒤 “CDU(Cooling Distribution Unit)가 내장된 All-in one 타입으로 구조가 간단하며, D2C 방식의 20%~30%의 공기 냉각으로 인한 동력소모로 에너지 효율부분에서는 추가 동력이 필요하지 않은 액침 냉각이 더 유리할 것으로 보고 있다"고 말했다.

하지만 이 매니저는 무조건적인 액침냉각의 활용에 대해서는 경계의 뜻을 비추기도 했다.

“액침냉각은 서버의 유지관리를 위한 설비, 고중량으로 인한 하중검토가 필요할 수 있으며, 현재 시장에서는 비전도성 오일을 사용하는 액침냉각을 좀 더 검증하고 있는 단계이기 때문에, 지금 당장은 D2C 적용이 일반적으로 검토되고 있는 상황”이라고 이 매니저는 강조했다.

Cooling Solution ②에서 계속