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[고든 정의 TECH+] 바다에 넣는 것도 부족? 끓는 액체에 서버 넣어버린 마이크로소프트

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▲ 출처=마이크로소프트

전 세계적으로 인터넷 서비스에 대한 수요가 폭증하면서 IT 기업들은 막대한 데이터를 실시간으로 처리할 수 있는 데이터 센터 구축에 열을 올리고 있습니다. 하지만 이 과정에서 뜨거워진 서버를 식히는 일이 새로운 과제로 떠오르고 있습니다.

최첨단 기술이 집약된 CPU, GPU, 메모리, SSD, HDD 등 각종 서버 부품들은 많은 전력을 소모하고 이를 열에너지의 형태로 배출하기 때문입니다. 수많은 서버가 밀집한 대형 데이터 센터는 필연적으로 엄청난 열기를 내뿜게 되어 있습니다. 하지만 반도체를 포함해서 대부분의 전자 제품은 높은 열에 취약합니다. 결국 정상적인 작동을 보장하기 위해서는 열을 빠르게 식혀줘야 합니다. 서버를 가동할 때는 물론이고 서버를 냉각하는 과정에서도 막대한 양의 전력이 소모됩니다.

데이터 센터에 들어가는 전력은 운용하는 기업 입장에서는 모두 비용입니다. 그리고 아직 전기 생산의 상당 부분이 화석 연료에 의존하고 있기 때문에 환경에도 좋지 않습니다. 하지만 그렇다고 서버에 들어가는 전력을 줄일 순 없습니다. 결국 냉각에 들어가는 에너지를 줄여야 한다는 결론이 나옵니다. 이를 위해 IT 기업들은 여러 가지 신기술을 개발하고 있습니다.

그 중 하나로 마이크로소프트는 차가운 바다에 서버를 담그는 프로젝트 나틱 (Natick)을 진행하고 있습니다. 강철 실린더 내부에 서버를 탑재한 후 바다에 넣으면 차가운 물에 의해 서버를 쉽게 식힐 수 있다는 아이디어입니다. 그러나 높은 수압과 부식을 견딜 수 있는 특수 컨테이너를 제작해야 하는 데다 수리가 까다롭다는 문제점이 있습니다. 바닷속에 서버를 넣는 것 자체는 기술적으로 가능하겠지만, 과연 비용을 절감도 가능할지는 의문입니다.

그런데 마이크로소프트는 여기서 한술 더 떠서 아예 끓는 액체에 서버를 담그는 프로젝트를 진행하고 있습니다. 서버를 끓는 점이 섭씨 50도인 특수 용액에 담가 그 온도 이상으로 오르지 않게 냉각하는 것입니다. 액체는 기체보다 열을 전달하는 능력이 우수하고 CPU나 GPU처럼 특정 부품이 아니라 서버 전체를 골고루 냉각할 수 있다는 점에서 일반적인 공랭식 냉각 시스템보다 더 우수한 효과를 기대할 수 있습니다. (사진)

이 방법은 상당히 혁신적이고 새로운 기술처럼 보이지만, 사실은 생각보다 오래전부터 사용된 기술입니다. 전자제품을 절연성 액체에 넣어 냉각시키는 기술을 침지 냉각 (immersion cooling) 혹은 액침 냉각 (liquid immersion cooling)이라고 부르는데, 이미 고성능 컴퓨터 냉각에 오래전부터 사용되고 있었습니다. 다만 일반적인 냉각 시스템에 비해 관리가 쉽지 않고 가격이 비싸 널리 상용화되지 않았을 뿐입니다.

그런데 최근 데이터 센터에서 열관리가 새로운 과제로 떠오르자 액침 냉각 기술이 다시 주목받고 있습니다. 이미 3M은 불소 소재를 이용한 절연성 냉각액인 노벡 엔지니어드 플루이드를 출시한 바 있습니다. 이 제품은 기가바이트나 후지쯔에서 개발한 액침 냉각 서버에 일부 사용됐지만, 아직 대규모 클라우드 서비스 기업에서 사용된 적은 없었습니다.

▲ 출처=마이크로소프트

마이크로소프트가 공개한 테스트 서버 역시 3M 제품을 사용합니다. 만약 마이크로소프트가 본격 도입된다면 주요 클라우드 서비스 기업 가운데 첫 번째로 액침 냉각 서버를 사용한 사례가 될 것입니다. 좀 더 기술적으로 깊이 들어가면 마이크로소프트의 액침 냉각 서버는 2상 액침 냉각 (two-phase liquid immersion cooling) 방식을 사용합니다.

서버가 작동하면 주요 부품의 온도가 섭씨 50도는 쉽게 넘기기 때문에 냉각액은 바로 펄펄 끓으면서 기체가 됩니다. 기화된 냉각액은 밀폐된 서버 상부의 냉각 코일에서 다시 액체로 변해 아래로 떨어지게 됩니다.

서버 안에서 기화와 응결의 두 과정(2상)을 거치는 것입니다. 이 방식을 통해 에너지를 5-15% 정도 절감하고 서버를 더 효과적으로 냉각해 안정적인 작동을 보장하는 것입니다. 참고로 3M 냉각액은 전자 제품에 손상을 주지 않으며 서버 역시 액체에 넣는 것을 고려해 제작되었기 때문에 장기간 작동을 보장합니다.



다만 이 방법은 기존의 냉각 방식보다 가격이 비싸고 상대적으로 관리가 까다롭습니다. 따라서 추가 비용보다 절감할 수 있는 에너지 비용이 많다는 점과 장애 없는 안정적인 서버 유지가 가능하다는 점을 입증해야 합니다. 이 과정은 몇 년 정도 걸릴 것입니다. 계속해서 서버를 액체 속에 담그는 마이크로소프트의 시도가 어떤 결실을 맺게 될지 궁금합니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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