쿨잇(CoolIT)이 랙 전력이 250kW를 넘는 AI 서버에서 냉각 부하의 99% 이상을 액체로 처리하고 공기 냉각 비중을 1% 미만으로 낮추는 ‘팬리스’ 설계를 제시했다. IEEE 스펙트럼(spectrum.ieee.org)은 9월 22일 쿨잇이 제공한 글을 게재하며 이 같은 냉각 방식이 고밀도 AI 서버의 해법이라는 회사 측 주장을 소개했다.
250kW 넘으면 공기 냉각이 병목
쿨잇은 액체와 공기를 70대30으로 나누는 하이브리드 냉각이 낮은 전력 밀도에서는 작동하지만, 랙 전력이 250kW를 넘으면 한계에 이른다고 설명했다. 이 비율을 유지할 경우 전체 냉각 부하 중 30%인 75kW를 공기로 처리해야 하며, 이를 위해 별도의 대형 공기 냉각 시스템이 필요해 비용과 설치 공간, 운영 복잡성이 커진다는 것이다. 반면 액체가 사실상 전체 열을 흡수하면 공기가 담당하는 부하는 전체의 1% 아래로 떨어져 서버 팬을 없앨 수 있다고 쿨잇은 주장했다.
기존에는 프로세서만 식힌 뒤 메모리와 네트워크, 저장장치, 전원 부품은 공기로 냉각하는 방식이 일반적이었다. 그러나 프로세서의 열설계전력(TDP)이 세대마다 높아지면서 칩에서 빠져나온 열이 주변 부품으로 확산되고, 이들 부품도 자체적인 액체 냉각을 요구하게 됐다는 설명이다. 프로세서가 평평한 직사각형 패키지인 것과 달리 주변 부품은 형태와 크기, 장착 방식, 허용 온도가 제각각이어서 CPU와 GPU에 맞춘 냉각판만으로는 대응하기 어렵다.
쿨잇은 부품별 열 특성에 맞춰 전도판, 증기 챔버, 히트파이프, 열전달판을 조합하고, 열을 액체 순환 경로에 가깝게 옮기는 방식을 제시했다. 분리·교체 가능한 부품에는 탑재형 콜드플레이트를 적용할 수 있으며, 각각의 해법을 하나의 서버 냉각 루프로 통합하는 것이 핵심이라고 밝혔다. 냉각수 연결의 신뢰성, 배관 경로, 랙 조립에 걸리는 시간이 실제 생산과 배치 속도를 좌우하는 만큼, 검증된 모듈형 콜드플레이트 블록을 활용한다고 덧붙였다.
2028년 고밀도 랙 표준을 겨냥
쿨잇은 랙 전력이 1MW에 가까워질수록 액체 냉각의 필요성이 커진다고 내다봤다. 회사 모델링에 따르면 250kW를 넘는 구간부터 공기 냉각을 남겨두는 방식과 완전한 열 포집 방식의 격차가 커지며, 플래그십 랙 단위 제품에서는 2028년까지 열을 거의 전부 액체로 포집하는 설계가 표준이 될 수 있다는 것이다. 다만 물리적으로 열을 정확히 100% 회수하기는 어렵기 때문에, 쿨잇은 엄밀한 표현으로는 ‘거의 전부에 가까운 열 포집’이 현실적인 목표라고 설명했다.
쿨잇은 6세대에 걸쳐 팬리스 서버 설계에 사용된 모듈형 콜드플레이트 블록을 기반으로 이 냉각 루프를 구축하고 있으며, 차세대 최대 밀도 랙을 위한 설계 작업이 진행 중이라고 밝혔다. 이번 내용은 특정 서버 제품의 출시나 가격을 발표한 것이 아니라, 고밀도 AI 컴퓨팅을 겨냥한 냉각 기술과 회사의 설계 방향을 제시한 것이다. 랙 전력 증가가 계속되면 액체 냉각이 선택적 고급 사양에서 생산용 서버의 기본 요건으로 이동할 것이라는 전망도 함께 담겼다.