모듈형 데이터 센터를 시원하게 유지하기 위한 HoMEDUCS의 독특한 접근 방식

조 밀란 | 2023년 7월 25일

AI와 5G의 발전, 개인 정보 보호에 대한 우려, 사물 인터넷의 지속적인 확장으로 인해 엣지 컴퓨팅에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있습니다. 모듈형 데이터 센터는 원격 지역에 신속하게 배포할 수 있을 뿐만 아니라 오프라인 데이터 센터를 보완할 수 있기 때문에 이러한 수요를 충족하기 위해 인기가 높아지고 있습니다.

그러나 모든 데이터 센터의 주요 문제 중 하나는 에너지 및 물 소비(특히 데이터 센터 에너지 사용의 최대 40%를 차지하는 냉각)로 인해 일면 뉴스의 주제가 되었습니다.

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2023년 2월, Google 데이터 센터가 오레곤 타운 물의 4분의 1을 사용하는 것으로 밝혀졌으며, 버지니아 공과대학의 2021년 연구에 따르면 "데이터 센터 서버의 직접적인 물 발자국 중 5분의 1은 보통 수준에서 높은 수준까지 물에서 발생합니다. 스트레스를 받는 유역." 이 물의 대부분은 증발 냉각에 사용되는데, 이는 미국 남서부 지역에서 겪고 있는 역사적인 가뭄 상황에서 문제가 됩니다.

모듈형 데이터 센터의 경우 에너지 집약적 냉각기나 물 공급에서 끌어오는 증발식 냉각 장치를 사용하는 액체 기반 침수 냉각이 필요한 원격 장소에 배치할 수 있고 공간이 좁기 때문에 냉각은 특히 중요한 문제입니다.

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지난 5월, 미국 에너지부 산하 에너지 첨단 연구 프로젝트 기관(ARPA-E)은 정보 처리 시스템의 에너지, 신뢰성 및 탄소 과잉 효율성(COOLERCHIPS) 프로그램의 도약을 위해 최적화된 냉각 운영을 발표했습니다. "매우 효율적이고 안정적인 냉각 기술"을 개발하여 데이터 센터에 미치는 영향.

COOLERCHIPS의 프로그램 디렉터인 Peter de Bock 박사에 따르면 이 프로젝트의 기본 목표는 탄소 배출을 줄이려는 더 큰 희망의 일환으로 "보다 에너지 효율적인 데이터 센터 및 컴퓨팅으로의 전환 경로"를 찾는 것입니다. 미국 에너지부 장관 Jennifer M. Granholm이 말했듯이 "기후 변화를 극복하고 청정 에너지 미래에 도달하세요."

모듈식 데이터 센터 냉각에 대한 특별한 가능성을 보여주는 자금 지원 프로젝트 중 하나는 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 HoMEDUCS(Holistic Modular Energy-efficient Directed Cooling Solutions) 프로젝트입니다.

HoMEDUCS 프로젝트는 단일 요소를 통해 더 나은 냉각을 달성하거나 이전 냉각 방법으로의 간단한 업그레이드를 시도하는 대신 실제로 냉각이 필요한 기본 원리부터 시작하여 전체 모듈형 데이터 센터 냉각 시스템에 일련의 중요한 개선 사항을 적용합니다. .

작동 모드의 HoMEDUCS 데이터 센터(UC Davis HoMEDUCS 팀 제공)

OSHA에서 권장하는 쾌적한 온도인 화씨 68~76도(섭씨 20~24.4도)와 달리 컴퓨터 칩은 훨씬 더 높은 온도(화씨 158~176도/섭씨 70~80도)를 견딜 수 있습니다. (이것은 우리 모두가 뜨거운 노트북에서 배우는 사실이며 때로는 심각한 화상을 입기도 합니다.) 컴퓨터 칩은 가장 더운 날에도 미국 남서부가 도달하지 못하는 온도를 처리할 수 있습니다.

이 아이디어에 초점을 맞춰 HoMEDUCS 프로젝트 책임자인 Vinod Narayanan 박사는 "80℃의 컴퓨터 칩이 있다면, 실외 환경이 섭씨 40도(화씨 104도)라고 하더라도... 온도 차이]는 칩에서 열을 방출하는 데 사용될 수 있습니다." HoMEDUCS의 냉각 프로젝트는 칩의 직접적인 액체 냉각을 시작으로 칩의 열을 주변 공기로 추출하고 방출하는 데 중점을 둡니다.

HoMEDUCS는 압력 강하를 줄이면서 열 전달을 향상시키는 더 작은 규모와 다양한 형상에 초점을 맞춘 독특한 유체 채널 설계로 다른 냉각판 설계와 다른 냉각판 설계를 사용하므로 냉각판 유체에 필요한 펌핑 전력(프로필렌 글리콜)이 감소합니다. ).