일본산업뉴스요약

델과 후지쓰, AI 서버 수냉으로
슈퍼컴퓨터의 지식으로 전력 40% 감소 1부

미국의 델 테크놀로지(Dell Technologies)나 후지쓰 등의 서버 업체가 ‘수냉’ 방식의 서버 사업을 강화하기 시작했다. 생성형 AI 전용으로 수요가 높아지는 AI 서버는 랙 당 소비전력이 100kW를 넘으면서 공냉 대응이 어려워졌다. 각 사는 슈퍼컴퓨터 등에서 축적한 수냉 기술을 활용해, 서버의 고밀도화와 고효율화를 서두른다.

수냉의 주류는 직접 액체 냉각(Direct Liquid Cooling: DLC)이라고 부르는 방식이다. 수냉을 특히 필요로 하는 것은 GPU(그래픽처리장치)이지만, CPU(중앙처리장치)와 메모리의 소비전력도 크게 늘고 있다. DLC에서는 이러한 발열원에 금속제 열교환기 ‘콜드 플레이트’를 부착해 CDU(Coolant Distribution Unit)라고 불리는 시스템으로 물 등의 냉각액을 순환시킨다. 하이퍼스케일러(대규모 클라우드 사업자)가 도입을 주도하고 있다.

-- 거대 서버 업체가 수냉에 뜨거운 시선 --
대형 서버 기업인 델 테크놀로지의 담당자 “24년에 수냉 서버의 안건수는 22년 대비 3배로 증가했다”라고 말한다. 델은 17년경부터 수냉 서버를 판매해 왔다.

현재는 생성형 AI의 보급을 지지하는 미국 엔비디아의 GPU를 탑재하는 AI 서버가 수냉 수요를 뒷받침한다. 델은 범용 서버에서도 공냉과 수냉을 선택할 수 있는 제품군을 갖추고, 폭넓은 고객 요구에 대응할 수 있도록 했다.

25년 9월에는 수냉의 유지보수성을 향상한 AI 서버를 제공하기 시작한다. DLC를 탑재하는 서버를 고밀도로 배치하기 위해 지금까지 CDU에서 냉각액을 분배하는 데 사용하던 튜브의 수를 줄였다. 각 서버 후면에서 수냉용 배관 커넥터가 튀어나와 있어, 서버를 랙에 수납하면 매니폴드와 직접 연결되는 구조다.

수냉 서버는 GPU나 CPU 등의 발열원을 식히는 DLC와 공냉을 조합해, 냉각 시스템을 구성하는 것이 많다. 그런 가운데, 대형 서버 업체인 중국의 Lenovo는 수냉 비율이 ‘최대 100%’인 AI 서버를 라인업으로 가지는 것이 특징이다. 이른바 팬리스 서버로, 데이터센터의 소음 저감에도 기여한다고 한다.

Lenovo의 수냉 서버는 냉각수에 순수(純水)를 사용할 수 있는 이점도 있다. 순수는 수냉에서 일반적으로 사용되는 글라이콜계 냉각액보다 점성이 낮아, 펌프의 작업 부담을 줄이는 데 적합하다.

Lenovo의 서버 사업은 2014년에 미국 IBM의 서버 사업을 매수한 것이 원류다. Lenovo의 법인용 사업을 전개하는 Lenovo Enterprise Solutions의 담당자는, 콜드 플레이트를 포함한 수냉 서버 기술을 대략 12년에 걸쳐 개발해 온 실적을 강조한다.

수냉은 지금까지 슈퍼컴퓨터에서 선행적으로 사용되어 왔다. 데이터센터 전용 서버로 수냉이 확산되는 것은 지금부터다. 서버 이용 기업이나 데이터센터 운영 회사 중에는 수냉 설비 도입이나 보수에 불안을 안고 있는 곳도 있다.

그래서 일본의 대형 서버 기업인 후지쓰는 25년 6월부터 수냉 도입부터 운용까지 전체를 지원하는 서비스에 나섰다. CDU 등의 하드웨어나 수냉 시스템을 관리하는 소프트웨어, 보수 등을 조합해 서브스크립션(정액 과금)으로 제공한다. 자회사인 Fsas Technologies(가와사키시)가 수냉 서버를 판매하는 것과 병행하며, 인프라 지원에서도 사업 기회를 발견한다.

-- 이상식 DLC도 선택지로 --
최근에 ‘이상(Two-phase)식’ DLC를 시도하는 움직임도 나오기 시작했다. DLC의 현재 주류는 냉각액을 액체인 채로 콜드 플레이트에서 출납하는 '단상(Single-phase)식'이다. 이상식은 냉각액을 콜드 플레이트 내에서 증발시키는 방식으로, 단상식보다 냉각효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 단지, 지금으로서는 제품화하고 있는 대형 서버 기업이 없고, 기술 검증 도중이다.

AI 서버용 이상식 DLC를 개발하는 1사가 이스라엘의 스타트업 ZutaCore다. ZutaCore의 이상식 DLC에서는 끓는점이 30~40℃ 정도의 냉각액을 사용해, 액체에서 기체로 변화할 때의 열흡수로 GPU를 식힌다. 자세한 내용은 밝히지 않지만 이 냉각액은 물이나 불소계와는 다른 절연성 냉매다. 랙 하부에 설치한 CDU에 해당하는 장치로 순환시킨다.

소프트뱅크나 대만의 폭스콘(Foxconn)이 ZutaCore와 협업하고 있으며, 25년 2월에 그 성과의 일부를 공표했다. ZutaCore의 이상식 DLC를 탑재한 AI 서버의 냉각 성능을 검증한 결과, 랙 단위에서 높은 냉각 효율을 얻을 수 있었다. 소프트뱅크의 담당자는 “서버 업체나 데이터센터 운영 기업 등에 설계 사양을 제공하고 싶다”라며 사업 기회를 엿보고 있다.

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