- 인공지능(AI) 기반 데이터센터의 전력 소비 억제가 과제로 대두. 전력 절감의 핵심으로 주목받는 것은 AI 서버를 물로 냉각하는 ‘수냉식’으로, 에어컨을 이용한 냉각에 비해 효율이 높아, 각 제조사들이 기술 개발을 서두르고 있음.
- 데이터센터 전력 소비량 중 냉각이 30~40%를 차지. AI의 계산 처리를 담당하는 그래픽 처리 반도체(GPU) 등의 발열량은 지난 5년간 2배 이상 증가해, 에어컨 등의 ‘공랭식’만으로는 대응하기 어려워지고 있음.
- 수냉식은 AI 서버 중에서도 발열이 큰 GPU 주변에 배관을 설치해 냉수를 순환. 열원과 가까운 곳에서 열을 흡수하기 때문에 냉각 효율이 높고, 전력 소비를 줄일 수 있음. 에너지 절약 가전의 핵심 기술이 활용되기 때문에 일본 기업이 강점을 보이는 분야.
- 서버 랙에 물을 흘려보내는 배관을 설치하는 등 초기 비용은 크지만, 전력 소비를 억제하고 반도체 칩의 가동 기간을 연장할 수 있어 운영 비용을 절감할 수 있는 장점이 존재.
- 후지전기는 수냉식 데이터센터용 신제품을 6월부터 판매. 이 회사의 ‘이젝터 냉각기’는 전력 소비가 큰 칠러(냉각 장치)의 역할을 대체하여 전력 소비를 최대 85%까지 줄일 수 있음.
- 냉각 과정에서는 공기나 물이 흡수한 열을 이동시켜 냉매가 흡수. 냉매의 압력을 높였다가 단숨에 감압함으로써 열을 방출. 스프레이 캔을 사용하면 캔이 차가워지는 것과 같은 원리를 응용한 것.
- 후지전기의 이젝터 냉각기는 냉매의 유속을 제어하고, 냉매의 운동 에너지를 이용해 압력을 높임으로써 냉매 압축용 컴프레서(압축기)에 비해 전력 소비를 줄일 수 있음.
- 니덱은 냉각액 분배 장치(CDU)를 주력 제품으로 삼고 있으며, 2025년 5월부터 10대 이상의 서버 랙을 한꺼번에 냉각하는 대형 제품의 양산을 시작. 전력 효율은 공랭식에 비해 약 30% 높다고 함.
- 이 회사의 수냉 장치는 누적 1만 대의 출하 실적을 보유. 미국 슈퍼마이크로 컴퓨터 등 AI 서버 대기업을 고객으로 두고 있음. 중국 레노버 그룹의 일본 법인과 공동으로 수냉 장치를 탑재한 서버 판매도 시작.
- 미쓰비시 중공업은 액체와 기체 냉매를 사용하는 ‘2상식 다이렉트 칩 냉각’ 기술을 도입. GPU에 액체와 기체 냉매를 순환시키는 플레이트를 설치해 열을 흡수.
- 데이터센터를 운영하는 미쓰비시 상사는 지바현이나 오사카부 등의 센터 9곳 모두에서 수냉식을 지원. 수냉식은 서버 등의 초기 비용이 많이 든다는 단점도 있어, 수냉과 공냉의 하이브리드 방식 센터 개발을 계속할 방침.
- AI 개발을 위해 데이터센터를 이용하는 프리퍼드 네트워크스는 인터넷 이니셔티브, 호쿠리쿠 첨단과학기술대학원과 공동으로 수냉 서버 개발.
- 해외 기업들도 수냉 시스템 개발에 주력. 프랑스의 대형 전기 기업 슈나이더 일렉트릭은 공조 설비 외에도 냉각수 순환 장치 등 폭넓은 제품군을 보유하고 있으며, 고객인 데이터센터 사업자의 요구에 따라 최적의 수냉 시스템을 구축.
- 공기로 서버를 냉각하는 공냉식은 미쓰비시전기나 다이킨공업 등이 다루고 있음. 세계적으로는 슈나이더나 미국의 버티브 홀딩스 등이 유력 기업이며, 각사 모두 수냉 제품의 전개도 추진.