AI 컴퓨팅 파워의 폭발적인 성장과 데이터 센터의 전력 밀도의 지속적인 증가로 인해 기존의 공랭식 냉각 기술은 더 이상 방열 요구를 충족할 수 없습니다. 효율적인 방열, 에너지 절약, 그리고 전력 소비 감소라는 장점을 지닌 액랭식 기술은 이제 필수적인 기술로 자리 잡았습니다. 액랭 기술에서는 냉각판과 침지식 간의 경쟁이 특히 치열합니다. 본 글에서는 기술적 특성, 적용 시나리오, 비용 효율성, 그리고 미래 트렌드 측면에서 두 기술의 장단점을 분석하고, 향후 주요 방향을 모색해 보겠습니다.

1- 기술적 특성 비교: 냉각판 방식은 뛰어난 호환성을, 침지 방식은 높은 방열 효율을 제공합니다

a. 냉각판 액랭 방식: 원활한 전환을 통한 "혁신"

뛰어난 호환성: 서버 구조를 크게 변경할 필요가 없으며, 기존 공랭식 데이터센터 인프라와 호환되고, 낮은 개조 비용과 짧은 주기를 자랑합니다.

높은 안전성: 냉각수가 전자 부품에 직접 접촉하지 않아 누수 위험이 낮으며, 모듈식 설계(예: 퀵 체인지 조인트 및 이중 파이프)를 통해 위험을 더욱 줄일 수 있습니다.

높은 성숙도: 냉각판 기술은 알리바바 클라우드 첸다오호 데이터센터 및 인텔 협력 프로젝트와 같은 시나리오에서 널리 사용되어 현재 액랭 시장의 90%를 차지하고 있습니다.

한계점: 냉각판 방식은 일부 고전력 부품(예: CPU 및 GPU)만 냉각할 수 있으며, 나머지 열은 여전히 공랭을 통해 방열해야 합니다. PUE 값은 일반적으로 1.1~1.2로 침지형보다 약간 높습니다.

b. 침지형 액체 냉각: 효율적인 방열을 제공하는 "혁신적인" 방식

침지형 액체 냉각은 서버를 단열 냉각수에 완전히 담그고 직접 접촉을 통해 장치의 열을 완전히 방출합니다. 핵심 장점은 다음과 같습니다.

뛰어난 에너지 효율: 액체의 열전도율은 공기의 20~30배이며, PUE는 최대 1.05까지 낮아질 수 있고 방열 효율은 3배 이상 향상됩니다.

공간 절약: 냉각 시스템 부피는 공랭식의 1/3에 불과하며, 단일 캐비닛의 전력 밀도는 50kW 이상에 달할 수 있어 AI 슈퍼컴퓨팅과 같은 고밀도 환경에 적합합니다.

저소음 및 친환경성: 팬이 필요 없고 소음이 90% 이상 감소하며 먼지 오염이 없어 장비 수명이 연장됩니다.

과제: 침지에는 맞춤형 서버가 필요하고, 냉각수 비용이 최대 60%를 차지하며(예: 불소화 액체), 초기 투자 비용이 높고, 생태적 적합성을 개선해야 합니다.

2-적용 시나리오 차별화: 중장기적으로는 냉각판 유형이 우세하지만, 장기적으로는 침지형의 잠재력이 부각됨

a. 냉각판 유형: 재고 전환 및 신규 IDC 구축을 위한 "비용 효율적인 선택"

기존 데이터센터 리노베이션: 냉각판 유형은 기존 공랭식 아키텍처에 빠르게 적응할 수 있으며, 전환 주기가 짧고 비용 관리가 용이합니다. 예를 들어, Intel과 Bih가 협력한 모듈형 솔루션은 표준화된 냉각판 설계를 통해 구축의 어려움을 줄여줍니다.

중밀도 및 고밀도 컴퓨팅 전력 시나리오: 냉각판 유형은 캐비닛당 130~250kW의 전력을 지원하여(예: NVIDIA B 시리즈 GPU) 대부분의 AI 학습 요구를 충족합니다.

b. 침지형: 슈퍼컴퓨팅 및 친환경 데이터센터를 위한 "궁극의 솔루션"

초고밀도 컴퓨팅 전력: 차세대 칩(예: NVIDIA Rubin 시리즈)의 캐비닛 전력은 1000kW를 초과할 것이며, 침지형이 유일하게 실현 가능한 솔루션이 될 것입니다.

친환경 에너지 절약 요구: 침지형의 PUE는 1.05에 가깝고, 폐열 회수 효율은 90%에 달하며(레노버 솔루션 등), 이는 "이중 탄소" 목표 정책에 부합합니다.

c. 현재 시장 상황

냉각판 방식이 현재 시장을 장악하고 있습니다. 2025년에는 냉각판 방식이 수냉 시장의 80~90%를 차지할 것으로 예상되며, 침지형은 10% 미만을 차지할 것으로 예상됩니다. 또한, 표준화된 인터페이스(인텔의 OCP 냉각판 설계 등)가 구축되었으며, Inspur 및 Sugon과 같은 제조업체의 솔루션은 뛰어난 호환성을 갖추고 있습니다. 국내 "East Data West Computing" 프로젝트는 신규 데이터센터의 PUE를 1.25 이하로 요구하고 있으며, 냉각판 방식이 전환을 위한 최우선 선택으로 자리 잡았습니다.

침지형은 사용 준비가 되었습니다: Sugon Digital C8000 위상 변화 침지 솔루션은 PUE 1.04를 달성했으며 Alibaba Cloud의 "Kirin" 데이터 센터에서 단상 침지의 실현 가능성을 검증했습니다. NVIDIA B200 GPU(1000W+)와 같은 고전력 칩은 침지형 애플리케이션을 강제하고 액체 냉각 컴퓨팅 전력 밀도가 30%-50% 증가합니다. EU는 2028년에 불소화 액체를 금지할 계획이며 국내 탄화수소/실리콘 오일 냉각수 연구 개발이 가속화되고 있습니다(예: Sinopec의 "Kunlun" 시리즈).

3- 권위 있는 의견 PK

냉각판 진영: 냉각판은 액체 냉각 대중화의 "쇄빙선"이며, 향후 5년 동안 액체 냉각 시장의 80%를 점유할 것입니다. 침지형은 칩 전력 소비가 임계점을 돌파할 때까지 기다려야 합니다.

침지형 진영: 상변화 침지형은 액체 냉각의 궁극적인 형태이며, 냉각판은 단지 과도기적 해결책일 뿐입니다. 단일 칩의 전력 소비가 800W를 초과하면 침지형만이 유일한 선택지가 될 것입니다.

중립적 진영: 기술 경로의 차별화는 컴퓨팅 전력 수요의 계층화를 반영합니다. 냉각판은 "동양 데이터"를, 침지형은 "서양 컴퓨팅"을 지원합니다. 향후 10년간 이중 트랙 병렬 개발이 주요 주제가 될 것입니다.

4- 산업 기회 및 전략

비용 및 생태적 게임: 냉각판은 단기적인 이점을 가지고 있으며, 침지형은 교착 상태를 타개하기 위해 비용을 절감해야 합니다.

냉각판: 재료(구리-알루미늄 복합재) 최적화, 가공 정확도 향상(누설 방지 공정), 모듈식 표준화 설계 촉진

침지: 비용 효율적인 냉각수(단상 침지액 등) 및 호환 캐비닛을 개발하고, 칩 제조업체와 협력하여 맞춤형 냉각 솔루션을 제공합니다.

기술적 예비: 미래의 고전력 수요에 대응하기 위해 2상 유동 냉각판 및 지능형 모니터링 시스템(AI 동적 유동 조정 등)을 탐색합니다.

5-결론

단기(2025-2027): 냉각판 방식이 일반적인 시나리오를 지배하며 침지 보급률은 15%-20%로 증가합니다. 장기(2030년 이후): 상변화 침지 방식이 고전력 컴퓨팅 분야에서 주류가 되고, 냉각판 방식은 중저밀도 시장으로 후퇴합니다.

우세: 냉각수 비용, 칩 전력 소비 증가 속도, 국제 환경 보호 정책.

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