대부분의 사람들이 컴퓨터나 스마트폰이 뜨거워질 때를 경험한 적이 있습니다. 데이터센터는 인터넷을 사용하거나 클라우드 서비스를 이용할 때 그 뒤에서 중요한 역할을 하는 거대한 시설입니다. 이 열을 식히지 않으면, 장비들이 과열되어 고장 날 수 있기 때문에 장비의 온도를 유지하고 낮춰야 합니다. 이번 글에서는 데이터센터가 어떻게 유지되는지 방법과 장단점에 대해서 알려드립니다.
1. 공냉식 (Air Cooling)
공냉식은 데이터센터에서 가장 많이 사용되는 일반적인 냉각 방식입니다. 에어컨이나 공기 조화 장치(Heating, Ventilation, and Air Conditioning, HVAC)를 사용해 데이터센터의 온도를 조절합니다. 서버실 내의 뜨거워진 공기를 외부로 빼내고, 차가운 공기를 유입하여 온도를 적절하게 유지합니다.
- 작동 방식 : 차가운 공기 공급 -> 서버 열 흡수 -> 뜨거운 공기 배출 -> 공기 순환입니다.
- 장점 : 설치비용이 낮고, 쉽게 적용할 수 있습니다.
- 단점 : 열을 식히는 데 한계가 있기 때문에, 서버가 많거나 열 발생량이 많은 경우 효율이 떨어질 수 있습니다.
2. 수랭식 (Liquid Cooling)
수랭식은 물을 사용하여 서버의 열을 식히는 방식입니다. 물은 공기보다 훨씬 더 효율적으로 열을 흡수하고 방출할 수 있기 때문에, 고밀도 서버 환경에서 자주 사용됩니다.
- 작동 방식 : 서버 근처에 물을 순환시켜 열을 흡수한 후, 이 물을 외부로 보내어 열을 방출합니다. 그리고 차가워진 물이 다시 서버실로 순환합니다.
- 장점 : 열을 낮추는데 매우 효율적이며, 서버 밀도가 높은 곳에 좋습니다.
- 단점 : 설치 및 유지보수 비용이 높습니다. 서버 장비는 물에 취약하기 때문에 물이 새는 경우 손상을 줄 수 있는 리스크가 있습니다. 공랭식에 비해 복잡하기 때문에 전문적인 관리와 유지보수가 필요합니다.
3. 액침냉각 (Immersion Cooling)
서버 전체를 전기적 비전도성 액체에 직접 넣어서 냉각하는 방식입니다. 서버와 액체가 직접 접촉하면서 열을 빠르게 제거할 수 있기 때문에, 가장 효율적인 냉각 방법으로 고려됩니다.
- 작동 방식 : 서버를 냉각액에 담그면, 서버의 열을 흡수하고 밖으로 방출됩니다. 그리고 액체가 다시 차가워지고 순환하면서 열을 제거합니다.
- 장점: 기존 방식들 대비하여 매우 효율적이며, 소음이 작고, 앞으로 폭발적으로 늘어날 고밀도 서버 환경에서도 탁월한 성능을 발휘합것으로 기대 된다.
- 단점: 아직까지 상용화 단계까지 가지는 못했고 테스트 진행 중이라고 봐야 할 기술 수준입니다. 초기 설치 비용이 높고, 특수한 냉각액을 사용해야 하기 때문에 유지보수가 복잡할 수 있습니다. 방식 특성상 일부 데이터센터에서는 이 방식을 도입하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 아직은 시간이 필요해 보입니다.
4. 결론
에너지 발전에 여러 요소가 반영되는 것처럼 데이터센터의 냉각 방식은 여러 요소를 고려하여 선택해야 합니다. 서버 밀도, 기후 조건, 에너지 사용량, 설치 및 유지보수비 등 다양한 요소가 고려되어야 합니다. 데이터센터에서 사용하는 전체 전력 사용량 중 온도를 유지하기 위해 사용되는 전기 사용량, 즉 냉각 시스템의 전력 소비 비중은 상당히 높습니다. 일반적으로 냉각 시스템이 차지하는 전력 비중은 전체 전력 소비량의 약 30%에서 50% 정도로 알려져 있습니다. 운영비용을 절감하고 전기 사용을 줄이기 위해서는 냉각 시스템의 전력 효율성을 개선하는 것이 중요합니다.
