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[GIGABYTE] 서버용 냉각 솔루션을 선택하는 방법은 무엇입니까? GIGABYTE의 기술 가이드
작성자 : 관리자( khkim@goak.co.kr)  작성일 : 2023.07.19   조회수 : 335
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CPU와 GPU가 계속해서 발전함에 따라 더 많은 전력을 소비하고 더 많은 열을 발생시킵니다. 서버를 구매할 때 온도 제어를 염두에 두는 것이 중요합니다. 우수한 냉각 솔루션은 에너지 비용을 높이거나 지속적인 유지 관리를 요구하지 않고도 원활하게 작동하도록 합니다. 고성능 서버의 업계 선두주자인 GIGABYTE Technology는 적합한 냉각 솔루션을 선택하는 데 도움이 되는 이 기술 가이드를 제공합니다. 공기, 액체, 침지의 세 가지 인기 있는 옵션을 분석하고 GIGABYTE가 무엇을 할 수 있는지 시연합니다.

 

 

 

1.       공기 냉각

공기는 열을 전달하는 주요 매체이므로 공기 기반 시스템의 경험 법칙은 공기 흐름을 개선하는 것입니다. 이는 전체 데이터 센터 또는 단일 서버에 적용할 수 있습니다.

용어집:
데이터 센터란? 
서버란? 

데이터 센터에서 기류는 열을 효율적으로 분산시키도록 설계된 특정 경로를 따릅니다. 먼저 시원한 공기가 바닥 통풍구를 통해 데이터 센터의 "냉기 통로"로 펌핑됩니다. 그런 다음 시원한 공기가 서버 랙을 통해 전달되어 "열기 통로"로 열을 전달합니다. 마지막으로 가열된 공기는 천장 환기구로 유입되고 컴퓨터실 공기 조절 장치(CRAC)에 의해 냉각되어 주기가 갱신됩니다.

서버 자체의 공기 흐름을 원활하게 하는 것도 중요합니다. 차가운 공기는 열 에너지를 분산시키기 위해 모든 주요 구성 요소를 통과해야 합니다. GIGABYTE는 공기 중 오염 물질의 유입을 방지하면서 공기 흐름을 개선하기 위한 다양한 혁신적인 하드웨어 설계 및 프로그래밍을 제공하여 서버를 식히기 쉽습니다.
공냉식 데이터 센터에서 열이 어떻게 소산되는지 보여주는 측면 다이어그램. 서버는 또한 공기 흐름을 용이하게 하도록 설계되어야 합니다. 장비 고장을 일으킬 수 있는 공기 중 오염 물질에 대해 더 큰 보호를 제공하도록 사용자 정의할 수 있습니다.
 
 ● 하드웨어: 공기 흐름 친화적인 디자인

GIGABYTE의 모든 공랭식 서버는 독점적인 공기 흐름 친화적인 하드웨어 설계와 함께 제공됩니다. 이는 섀시의 전체 기류 방향이 시뮬레이션 소프트웨어로 평가된 다음 환기를 최적화하도록 미세 조정되었음을 의미합니다. 강력한 팬과 고성능 방열판을 설치하여 차가운 공기와 주요 부품 표면의 접촉을 극대화하여 방열 효과를 높였습니다. 공기 흐름을 더욱 개선하기 위해 방열판에 특수 공기 덕트가 부착되어 있습니다. 구성 요소는 내열성 재료로 만들어져 기계의 나머지 부분에 열이 전달되는 것을 방지하므로 서버가 과중한 작업을 처리할 때에도 열을 이길 수 있습니다.
GIGABYTE의 공랭식 서버는 과중한 압력 테스트 작업 부하에서도 놀라운 성능을 발휘합니다. 섀시 디자인이 환기에 최적화되어 있기 때문입니다. 강력한 팬과 방열판이 주요 위치에 설치되었습니다. 구성 요소는 내열성 재료로 만들어졌습니다.
 
● 프로그래밍: 자동 팬 속도 제어

하드웨어 디자인 외에도 프로그래밍은 똑같이 정교합니다. GIGABYTE 서버는 자동 팬 속도 제어 기능이 표준으로 제공됩니다. 센서는 섀시에 배치되어 CPU, GPU, 메모리 및 하드 드라이브의 온도를 모니터링합니다. 베이스보드 관리 컨트롤러(BMC)가 특정 중요 위치에서 변경 사항을 감지하면 해당 팬의 속도가 자동으로 조정됩니다. 일부 모델에서는 특정 요구 사항을 수용하기 위해 팬 속도 프로필을 생성하거나 편집할 수 있으므로 사용자는 온도 제어와 전력 효율성 간에 최적의 균형을 이룰 수 있습니다. 

용어 사전:
CPU란? 
GPU란? 

● 오염 물질로부터 보호하기 위한 적응형 사용자 정의

기본적으로 공랭식 서버는 습기 및 먼지와 같은 요소로 인한 손상에 취약합니다. 최신 데이터 센터는 공기 청정기를 설치하고 엄격한 청소 일정을 준수할 수 있지만 공기 중 오염 물질이 들어갈 위험은 항상 존재합니다.

업계 리더로서 GIGABYTE는 까다로운 환경에 제품을 적용할 수 있는 노하우를 보유하고 있습니다. 예를 들어, GIGABYTE는 주요 물류 회사의 스마트 유통 센터를 위한 서버 솔루션을 제공했습니다. 인바운드 봉투 및 패키지의 지속적인 흐름으로 인해 서버를 깨끗하게 유지하기가 어려웠습니다. 환경 연구를 통해 종이와 판지의 미세한 섬유가 가장 큰 위협이 된다는 사실을 발견했습니다. GIGABYTE는 기계 설계를 맞춤화하여 IP5X의 침투 보호 등급을 달성하여 장치가 먼지에 강하고 공기 흐름에 도움이 되도록 했습니다. 이것은 팬 위에 더스트 스크린을 추가하고, 외부 버튼 위에 더스트 커버를 추가하고, 기타 독창적인 사용자 정의를 통해 이루어졌습니다.

더 알아보기:
《성공 사례: 북미 물류 리더를 위한 GIGABYTE의 맞춤형 솔루션
 
 
2. 액체 냉각
직접 액체 냉각(DLC) 또는 직접 칩(D2C) 액체 냉각으로도 알려진 액체 냉각은 열을 분산시키기 위해 냉각제로 채워진 밀봉된 튜브(냉각 루프라고 함)를 사용합니다. 열 에너지는 냉각판을 통해 부품에서 냉각수로 전달됩니다. 그런 다음 열 교환기가 냉각수에서 열을 제거하여 서버로 다시 순환하고 주기를 반복할 수 있도록 합니다.
수냉식 서버는 냉각수로 채워진 밀봉된 냉각 루프를 사용하여 열을 발산합니다. 열 에너지는 냉각판을 통해 부품에서 냉각수로 전달됩니다. 그런 다음 열 교환기가 냉각수에서 열을 제거하여 주기를 반복합니다.
 
액체 기반 시스템은 열을 분산시키는 데 더 효과적일 뿐만 아니라 방열판이나 팬과 같은 공기 기반 냉각 구성 요소가 필요하지 않습니다. 여분의 공간은 더 많은 CPU 또는 GPU를 추가하는 데 사용할 수 있습니다. 이 때문에 고밀도 서버와 고성능 컴퓨팅(HPC) 솔루션은 하이브리드 "액체 대 공기" 시스템을 통해 열을 방출하든 순수한 "액체-액체" 열을 통해 열을 방출하든 어떤 형태의 액체 냉각을 사용하는 경우가 많습니다. 교환기.

용어집:
액체 냉각이란 무엇입니까? 
HPC란? 

● 액체 대 공기 냉각

이 하이브리드 시스템은 인프라를 완전히 정비하지 않고 액체 냉각에 발을 담그고자 하는 공냉식 데이터 센터에 이상적입니다. 수냉식 서버는 표준 서버 랙에 설치됩니다. 냉각 루프는 동일한 랙에 장착된 열 교환기에 연결됩니다. 열은 공랭식 서버가 열을 방출하는 방식과 유사하게 데이터 센터의 "열기 통로"로 방출됩니다. 따라서 동일한 시설에서 공냉식 서버와 수냉식 서버를 혼합하여 사용할 수 있습니다. 열교환기가 일부 랙 공간을 차지하지만 수냉식 서버는 더 많은 프로세서를 수용할 수 있으므로 전체 컴퓨팅 성능이 향상됩니다.
액체 대 공기 냉각 솔루션을 사용하면 열 교환기가 액체 냉각 서버와 동일한 랙에 장착되어 냉각수에서 데이터 센터의 "열기 통로"로 열을 전달합니다. 이를 통해 프로세서를 서로 밀접하게 결합할 수 있으므로 컴퓨팅 성능이 향상됩니다. 또한 공냉식 및 수냉식 서버가 동일한 시설에 공존할 수 있습니다.
 
● 액체 대 액체 냉각

액체 대 액체 시스템은 액체 대 공기 시스템보다 더 많은 열을 제거할 수 있지만 주의 사항이 있습니다. 기존 액체 냉각 인프라가 있는 데이터 센터에서 사용해야 합니다. 랙에 장착된 열 교환기는 "뜨거운 통로"로 열을 방출하는 대신 시설의 액체 기반 냉각 루프로 에너지를 전달하며, 이는 표준 CRAC보다 열 분산에 더 효율적입니다. 이로 인해 서버 밀도가 기하급수적으로 증가하여 컴퓨팅 성능이 더욱 향상될 수 있습니다.
액체 대 액체 냉각 시스템은 냉각수에서 데이터 센터의 액체 공급 장치로 열을 전달하여 서버를 더욱 조밀하게 함께 포장할 수 있습니다.
 
GIGABYTE는 선도적인 냉각 솔루션 제공업체인 CoolIT Systems와 협력하여 액체 대 공기 및 액체 대 액체 구성 모두를 위한 고밀도, 공장 설치, 드롭인 준비 액체 냉각 서버를 제공합니다. 모듈식 랙 기반 냉각 솔루션을 통해 랙 밀도, 구성 요소 성능 및 전력 효율성을 크게 높일 수 있습니다. 패시브 냉각판 루프를 사용하여 별도의 펌핑 메커니즘을 제거하면 시스템 고장률이 최소화됩니다. 랙 매니폴드는 설치가 쉽고 랙의 각 측면에서 단일 PDU 공간만 차지합니다. 신뢰할 수 있는 스테인리스 스틸 디자인과 모든 서버 노드의 빠른 유지 관리를 위한 100% 드라이 브레이크 퀵 디스커넥트가 특징입니다. 마지막으로 CDU는 공급 온도와 서버에 대한 냉각수 흐름을 관리하는 지능형 제어 시스템을 제공합니다.

자세히 알아보기:
CoolIT의 액체 냉각 솔루션 알아보기
공기가 방해가 되지 않을 때는 액체 냉각 서버를 사용해 보십시오

액체 냉각 서버는 향상된 컴퓨팅 성능과 안정성을 제공하며 공간이 제한된 곳에 설치할 수 있습니다. 이로 인해 다양한 분야에서 인기가 있습니다. 예를 들어 에지 데이터 센터는 수냉식 고밀도 서버를 사용하여 더 작은 공간에 더 많은 컴퓨팅 성능을 압축할 수 있습니다. 컴퓨터 프로그램을 사용하여 고주파 거래(HFT)에 참여하는 금융 부문도 빠르고 안정적인 수냉식 서버의 이점을 누릴 수 있습니다.《용어:  에지 컴퓨팅이란? 

액체 냉각이 물결을 일으키고 있는 또 다른 분야는 "그린 컴퓨팅"입니다. GIGABYTE의 고객 중 하나는 독일의 항공우주, 에너지 및 운송 연구를 위한 국가 센터인 독일 항공우주 센터(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR로 약칭)입니다. 문자 그대로의 로켓 과학자를 포함한 DLR 팀은 우주 탐사 및 기타 연구 프로그램을 지원하기 위해 친환경 데이터 센터 구축에 착수했습니다. 그들은 특히 주변 온도가 40°C이고 공조 장비가 없는 데이터 센터에서 작동할 수 있는 서버를 요청했습니다. GIGABYTE는 H261-Z60

의 수냉식 버전을 권장했습니다.  고밀도 서버. 최적화된 전원 공급 장치와 결합된 이 솔루션은 경쟁 제품에 비해 전력 수요를 15%까지 줄일 수 있습니다. 수냉식 서버에 더 많은 프로세서를 수용할 수 있기 때문에 경쟁 제품보다 최대 2배의 최대 컴퓨팅 성능을 제공하면서 설치 공간을 50% 줄였습니다. 수냉식 서버 솔루션은 제한된 공간에서 환경 친화적인 고속 컴퓨팅을 구현하려는 DLR의 목표를 달성했습니다.

자세히 알아보기:
《성공 사례:  GIGABYTE의 수냉식 서버로 그린 데이터 센터를 구축한 DLR》 《GIGABYTE의 고밀도 서버
에 대한 추가 정보  《GIGABYTE의  GPU 서버 에 대한 추가 정보 》《GIGABYTE의  랙 서버 에 대한 추가 정보


 
 
3. 침수 냉각
침수 냉각은 액체 냉각의 정점입니다. 비전도성 유체 욕조에 서버를 직접 담그면 팬이나 냉각판과 같은 냉각 메커니즘 없이도 열을 제거할 수 있습니다. 열 에너지는 다음 두 가지 방법 중 하나로 액체 밖으로 전달됩니다. 또는 "2단계" 침수 냉각의 경우와 같이 기화 및 응축 주기를 통해.

더 알아보기:
《용어:  침수 냉각이란 무엇입니까? 
GIGABYTE의 침수 냉각 솔루션에 대해 알아보십시오

단상 변형에서는 CPU, GPU 및 기타 구성 요소에서 방출되는 열이 방열판을 통해 액체로 직접 전달됩니다. 따뜻한 액체는 열 교환기(이 경우 CDU(냉각수 분배 장치))로 연결되어 열이 외부 공기 또는 물 루프로 발산됨에 따라 두 번째 전달이 발생합니다. 그런 다음 냉각수는 침수 탱크로 다시 펌핑되어 사이클을 계속합니다. 이름에서 알 수 있듯이 침지 탱크의 유체는 상태가 변하지 않으므로 증발이나 응축이 발생하지 않습니다.
단상 침지 냉각에서 따뜻한 냉각수는 다양한 방법을 통해 냉각수를 냉각시키는 외부 CDU로 펌핑됩니다. 그런 다음 냉각수는 탱크로 다시 펌핑되어 사이클을 계속합니다. 이름에서 알 수 있듯이 냉각수는 프로세스 전체에서 상태를 변경하지 않습니다.
 
GIGABYTE는 EIA 또는 OCP 표준 서버용 GIGABYTE 자체 침수 탱크와 리프트, 건조 랙 및 냉각수와 같은 주변 장치를 포함하여 단상 침수 냉각을 위한 완벽한 제품 라인을 제공합니다. GIGABYTE의 침수 냉각 서버는 Asperitas, GRC 및 Submer에서 제공하는 솔루션과도 호환됩니다. 일본 최고의 통신 제공업체인 KDDI는 혁신적인 친환경 컴퓨팅 에지 데이터 센터에서 GIGABYTE 서버와 함께 단상 침수 냉각을 사용합니다.

자세히 알아보기:
GIGABYTE의 단상 침수 냉각 솔루션 알아보기
《성공 사례:  일본 통신 선두업체 KDDI, GIGABYTE와 함께 침수 냉각 소형 데이터 센터 발명

GIGABYTE는 또한 끓는점이 매우 낮은 비전도성 및 무독성 유체 욕조로 부분적으로 채워진 밀폐된 탱크에 서버를 담그는 2단계 침수 냉각 솔루션을 제공합니다. 칩의 열로 인해 수조가 자연적으로 저온 기화되어 액체 밖으로 열이 전달됩니다. 증기는 탱크 상단으로 올라가고 응축기 코일과 같은 열 교환기에 의해 냉각되어 액체 형태로 되돌아갑니다. 유체는 다시 수조로 흘러 재사용됩니다.
2단계 침수 냉각은 끓는점이 매우 낮은 비전도성 액체 욕조에 서버를 직접 배치합니다. 구성 요소의 열로 인해 유체가 기화되고 열이 분산됩니다. 그런 다음 증기는 코일 응축기에 의해 냉각되고 액체 형태로 되돌아가 재사용을 위해 수조로 다시 흐릅니다.
 
2단계 침수 냉각에는 많은 장점이 있습니다. 하나는 추가 에너지 소비 없이 탱크 내부 순환이 자연스럽게 이루어지므로 전력 사용 효율성(PUE)이 향상됩니다. 일부 추산에 따르면 공기 냉각을 2단계 침수 냉각으로 교체하면 에너지를 최대 90%까지 절약할 수 있습니다. 또한 펌프 및 제트와 같은 부품을 제거하면 유지보수가 줄어들고 장비 고장 가능성이 낮아집니다. 운영 비용은 낮추면서 시스템 안정성은 향상됩니다. 성공 사례에는 PUE를 1.08 미만으로 낮추고 데이터 센터의 총 전력 소비를 최대 30%까지 줄일 수 있는 "그린 HPC 데이터 센터"를 구축하기 위해 GIGABYTE의 2단계 침수 냉각 솔루션을 선택한 세계 최고의 반도체 대기업이 포함됩니다.

더 알아보기:
《용어:  PUE란? 
《Success Story:  Semiconductor Giant, GIGABYTE의 Two-Phase Immersion Cooling Solution 선택

단상이든 2상 침수 냉각이든 관계없이 GIGABYTE 서버는 모듈식으로 설계되어 공랭식 서버를 침수용으로 수정할 수 있습니다. 냉각. 이러한 솔루션에 사용되는 서버는 브래킷으로 설치되어 수직 설치 및 제거를 지원하여 관리가 용이합니다. 침수 탱크는 또한 독립형이므로 서비스가 덜 필요합니다. 여기에는 이상적인 작동 온도를 유지하는 센서와 더 큰 작동 안정성을 제공하는 중복 CDU가 장착되어 있습니다.
 
 
요약: 적합한 냉각 솔루션을 선택하는 데 도움이 되는 3단계
서버의 온도를 제어하는 세 가지 방법에 대해 학습한 후 문제의 핵심에 도달했습니다. 자신에게 적합한 냉각 솔루션을 선택하는 방법은 무엇입니까?

문제의 사실은 두 고객이 똑같지 않다는 것입니다. 전문가 상담 및 맞춤형 솔루션에 대한 특정 요구 사항에 대해서는 영업 담당자에게 문의하는 것이 좋습니다.

그러나 필요한 것이 무엇인지 더 명확하게 파악하기 위해 스스로에게 물어볼 수 있는 세 가지 간단한 질문이 있습니다. 이러한 질문은 보다 실현 가능한 옵션에 집중하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 일반적으로 데이터 센터, 특히 백본 역할을 하는 냉각 시스템에 대한 장기 계획을 보다 쉽게 수립할 수 있도록 합니다.
 
 
1. 에너지 소비 및 방열
냉각 솔루션의 효율성은 열 발산의 킬로와트(kW) 단위로 측정됩니다. 대략적으로 말하면 표준 서버 랙을 비교 기준으로 사용하기 위해 공기 냉각은 20kW의 열 분산을 제공합니다. 액체 냉각은 60kW의 방열을 제공합니다. 침수 냉각은 200kW의 방열을 제공합니다.

즉, 에너지 수요에 따라 가장 적합한 냉각 솔루션이 결정됩니다. 서버에서 어떤 프로세서를 사용할 것인지, 얼마나 많은 전력을 소비할 것인지에 대한 명확한 그림이 있어야 합니다. 일반적으로 HPC 또는 병렬 컴퓨팅에 사용되는 프로세서는 더 많은 에너지를 소비하고 더 많은 열을 방출합니다. 이것이 서버가 대부분의 시간 동안 수행하는 작업이라면 액체 냉각 또는 침수 냉각에 투자하는 것이 합리적입니다.《용어:  병렬 컴퓨팅이란 무엇입니까? 
 
 
2. 공간 및 기타 리소스의 가용성
고려해야 할 또 다른 요소는 사용 가능한 공간의 양입니다. 공기 냉각은 좋은 공기 흐름에 의존하기 때문에 서버를 너무 꽉 조여서는 안 됩니다. 이러한 제한은 에지 컴퓨팅의 구현에 영향을 미칠 수 있으며, 이것이 액체 및 침수 냉각 방법이 인기를 얻고 있는 이유입니다.

PUE는 액체 또는 침수 냉각을 채택하여 크게 개선될 수 있다고 명시되어 있습니다. 그러나 물 사용 효율(WUE)도 평가해야 합니다. 우수한 WUE와 안정적인 물 공급은 이러한 시스템으로 냉각되는 데이터 센터의 원활한 운영을 보장하는 데 도움이 될 수 있습니다.

 
 
3. 인프라
액체 대 액체 및 침수 냉각 솔루션은 시설의 액체 공급 및 냉각 루프와 함께 사용해야 합니다. 즉, 이러한 솔루션을 위해 데이터 센터를 구축해야 합니다. 이것은 보다 발전된 형태의 냉각을 채택하는 데 있어 가장 큰 장애물 중 하나입니다.

공냉식 데이터 센터에 수냉식 서버를 배치하려는 경우 액체 대 공기 시스템을 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 액체 냉각과 침수 냉각이 유행하고 있으며 성공적인 데이터 센터는 확장 가능해야 한다는 점을 명심하십시오. 사용자의 IT 요구와 함께 성장해야 하며 최신 기술 개선 사항을 채택해야 합니다. 액체 기반 인프라는 보다 발전된 냉각 방법을 지원할 수 있으며 적은 공간을 차지하면서 상당한 양의 컴퓨팅 성능을 자랑하는 서버를 수용할 수 있습니다. 이러한 특성을 갖춘 데이터 센터는 계속해서 증가하는 데이터의 바다를 따라잡기 위해 더 잘 준비될 것입니다. 《용어집:  확장성이란? 

궁극적으로 공기 냉각, 액체 냉각 또는 침수 냉각을 사용하든 GIGABYTE는 필요한 솔루션을 제공합니다.
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