[고든 정의 TECH+] 서버를 물 속에 넣는다?…액침 냉각 기술 투자하는 인텔

올해는 우리나라는 물론 유럽, 미국, 일본할 것 없이 북반구 여러 지역이 폭염에 시달리고 있습니다. 이렇게 더우면 사람만 힘든 게 아니라 기계도 힘들 수 밖에 없습니다. 컴퓨터 같은 전자 기기 역시 열에 매우 취약해 냉방이 아주 중요합니다. 특히 하루 24시간 365일 가동해야 하는 서버는 여름은 물론 1년 내내 냉각에 상당한 에너지와 비용을 소모하고 있습니다. 최근 건설된 데이터 센터들은 서버 냉각에 들어가는 에너지가 전체 에너지의 40%에 육박하고 있습니다. 서버로 각종 업무를 처리하는 것이 아니라 단지 서버를 식히기 위해 엄청난 전기와 비용이 소모되는 것입니다.

주요 IT 기업들은 서버를 더 효과적으로 식힐 수 있는 방법을 찾기 위해 노력하고 있습니다. 이런 노력 중 하나가 서버를 아예 액체 속에 담그는 것입니다. 액체의 밀도는 공기보다 월등히 높으므로 액체를 사용한 수랭식 냉각 시스템이 공랭 냉각 시스템보다 더 많은 열을 처리할 수 있습니다. 일반적인 내연 기관용 수랭식 시스템과 마찬가지로 컴퓨터 수랭 시스템도 CPU나 그래픽 카드 등 일부 부품에 열 교환기, 펌프, 라디에이터 등을 연결해 냉각시키는 방식입니다. 액침 냉각(Immersion Cooling)은 여기서 한 걸음 더 나아가 아예 시스템 전체를 액체에 넣는 방식입니다.

액침 냉각이 수랭식보다 더 우월한 점은 시스템 전체를 식힐 수 있다는 것입니다. 컴퓨터에서 가장 열이 많이 발생하는 부품은 CPU나 GPU이지만, 사실 메모리나 다른 보조 칩(칩셋이나 컨트롤러 칩), 저장 장치, 전원부의 발열량도 상당합니다. 특히 전원부는 프로세서만큼이나 뜨거운 부분입니다. 이렇게 열을 많이 받는 부품은 결국 시스템 전체의 수명을 갉아먹고 고장의 원인이 될 수 있습니다. 물론 메인보드 기판 역시 장시간 열을 받으면 변성이 오거나 수명이 짧아집니다. 수랭식이든 공랭식이든 부품의 일부만 효과적으로 식히기 때문에 나머지 부품은 상당한 열을 받아야 합니다. 하지만 아예 시스템 전체를 액체에 넣게 되면 모든 부품의 온도를 균일하게 유지할 수 있습니다.

작년 마이크로소프트가 공개한 프로토타입 액침 서버는 액체의 끓는 점이 섭씨 50도에 불과해 시스템 전체를 이 온도 아래로 유지할 수 있습니다. 3M에서 개발한 불소 기반의 액체 냉매가 사용된 것으로 알려져 있습니다. 하지만 액침 냉각에 관심을 보이는 거대 IT 기업은 마이크로소프트만이 아닙니다. 인텔 역시 이 기술에 큰 관심을 보이고 있습니다. 최근 인텔은 액침 냉각 전문 회사인 GRC와 함께 관련 기술을 개발한다고 발표했습니다. 두 회사는 액침 냉각 기반의 고성능 컴퓨팅(HPC) 시스템을 개발할 예정입니다. 인텔이 액침 냉각 기술에 관심을 보인 것은 최근 프로세서의 칩렛 구조와 거대화가 배경으로 풀이됩니다.

과거 프로세서 업계는 더 크고 복잡한 프로세서를 만들어도 미세 공정을 도입해 발열량과 전력 소모량을 억제할 수 있었습니다. 하지만 최근 반도체의 회로 미세화가 물리적 한계에 근접하면서 더 작은 트랜지스터를 만드는 일이 점점 더 복잡하고 어려워지고 있습니다.

따라서 인텔, AMD, 엔비디아 등 여러 프로세서 제조사들은 여러 개의 작은 칩을 하나로 묶어 거대한 칩을 만드는 칩렛 방식을 도입하고 있습니다. 특히 인텔은 수십 개 이상의 타일로 구성된 거대한 복합 프로세서 기술을 개발하고 있습니다. 프로세서 하나의 전력 소모량이 앞으로는 1000W도 넘을 것이라는 이야기가 나오는 배경입니다.

이렇게 엄청난 발열량을 지닌 프로세서가 있다면 주변 부품과 메인보드 기판이 받는 열도 상당할 수밖에 없습니다. 아예 시스템 전체를 액체에 넣어 식히는 것이 더 합리적인 해결책이 될 수 있는 이유입니다.

다만 이번 발표가 인텔이 액침 냉각 서버 시스템과 데이터 서버를 반드시 출시할 것이라는 이야기는 아닙니다. 인텔은 7억 달러를 투자해 데이터 센터 및 서버 시스템 냉각 기술을 개발하고 있으며 이번 발표 역시 그중 하나입니다. 하지만 지구는 계속 뜨거워지고 있고 데이터 센터에 있는 서버가 내뿜는 열기도 점점 늘어나고 있습니다. 획기적인 전력 효율 향상 기술이 도입되지 않는 이상 액침 냉각 기술 같은 신기술의 필요성은 계속 커질 수밖에 없습니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com