냉동공조·신재생·녹색건축·데이터센터 전문저널 칸은 지난 7월9일 코엑스마곡에서 데이터센터 컨퍼런스 ‘All That Datacenter 2026’를 개최했다고 밝혔다. 컨퍼런스에는 연인원 1,300여명이 참석해 데이터센터와 관련한 다양한 기술과 시각을 공유했다. 504호에서 열린 2-2 ‘차세대 냉각기술’ 세션에서는 데이터센터를 구동하는데 사용하는 차세대냉각기술을 공유했다. 

 

데이터센터에서 냉각기술은 단순히 온도를 낮추는 기능을 넘어 데이터센터의 △비용 △지속가능성 등을 결정짓는 가장 핵심적인 요소다. 최근 AI기술의 급성장으로 고성능 GPU사용이 늘어나면서 발열량이 폭발적으로 증가해 냉각기술의 중요성이 그 어느 때보다 커졌다. 현재 데이터센터에서 쓰이는 전력의 절반은 CPU와 GPU 등 고성능 장비에서 발생하는 열을 식히는 냉각에 사용되고 이에 따라 얼마나 효율적으로 냉각을 시행하는지가 기업의 이익을 좌우할 정도로 중요하게 작용한다.

 

또한 전 세계적으로 데이터센터가 소비하는 전력량이 급증하면서 환경오염의 주범으로 지목됨에 따라 효율적인 냉각기술을 도입해 전력소비를 줄이는 것은 기업들이 추구하는 ESG경영 및 탄소중립 달성을 위한 필수과제가 됐다. 과거의 냉각이 서버가 고장나지 않게 도와주는 보조 장치였다면 현재 냉각기술은 AI 데이터센터를 가동할 수 있느냐 없느냐를 결정하는 기반기술이자 기업 경쟁력의 핵심이다.

 

주제발표는 △새로운 냉각기술 WET-DRY COOLER(황대현 성지공조기술 전무) △응축열을 이용한 에너지절감형 인버터 항온항습기(박철호 부-스타 사장) △AI Factory시대 Liquid Cooling 운영전략(손준석 한국이콜랩 부장) △데이터센터 쿨링 액침냉각의 오해와 진실: 실증사례기반의 즉시 도입전략과 워런티 이슈 해결(최동훈 GRC 이사)　△공기에서 액체로, 단상에서 2상으로: 데이터센터 냉각의 진화(류금석 파카하니핀-스폴란 과장) 순으로 진행됐다.

 

하이브리드 드라이쿨러 모델 제시 

황대현 성지공조기술 전무는 ‘새로운 냉각기술 WET-DRY COOLER’을 주제로 발표를 진행했다. 성지공조기술은 냉각탑 및 드라이쿨러 전문 제조기업으로 AI 고성능 서버에 특화된 수랭식기반 장비와 에너지절감 기술을 대거 선보이고 있다.

 

국내 데이터센터는 2023년 기준 38개에서 2028년 25개의 신규 데이터센터 프로젝트가 추가적으로 계획되는 등 급격한 확장세에 있다. 현재 국내 데이터센터시장은 전력 가용성에 중점을 두는 글로벌시장과 달리 물 부족 국가라는 인식에 따라 설계단계부터 ‘용수 사용량’을 핵심변수로 관리한다. 기존 습식 냉각탑은 컴팩트한 설계가 가능하지만 지속적인 냉각수 보충이 필요하고 건식 드라이쿨러는 외기 헌열만을 이용해 수자원 소모가 없는 방면 혹서기 대기온도가 설계 기준점 이상으로 상승할 때 열효율이 떨어지는 한계가 있다.

 

성지공조기술은 자체 성능시험시설(최대 1,000RT급)에 기반해 축적한 데이터베이스를 바탕으로 한국형 환경에 최적화된 하이브리드 드라이쿨러 및 냉각탑 라인업을 구축했다. 데이터센터 총 소비전력의 약 38%가 공조 및 냉각분야에 소요되는 만큼 시스템의 유동 및 전열 설계혁신을 통해 최소비용으로 운전동력을 절감하겠다는 취지다.

 

 

황 대표는 “데이터센터시장 자체가 너무 급변하다보니 개발하는 중소기업 입장에서는 문제점이 많이 발생한다”라며 “미래까지 예측해 상황에 맞는 유연성을 갖추기 위해 노력 중”이라고 말했다.

 

성지공조기술이 제시한 SJ-NWD 모델의 핵심은 IT장비의 운전조건에 대응해 드라이쿨러와 냉각탑의 기능을 통합구현하는 하이브리드 메커니즘이다. 기온이 급상승하는 하절기 리스크를 방지하기 위해 내부에 프리쿨링패드와 냉각코일을 동시 배치하고 외기 변화에 맞춰 여러 형태의 스프레이루프를 구동한다.

 

외기조건에 따라 △코일과 패드 동시 살수모드 △쿨링패드에만 살수해 단열냉각효과를 내는 모드 △코일에만 집중살수하는 모드 등을 AI와 가변연동함으로써 설계 상향조건의 고온 대기 상태에서도 목표 출수온도를 안정적으로 유지한다. 이를 통해 최종적으로 드라이쿨러와 IT서버를 직접 연결하는 고온 온수냉각 루프까지 대응 가능하도록 설계됐다.

 

물리적 외형설계도 최적화했다. 수많은 냉각팬을 관리해야 하는 데이터센터 특성을 반영해 EC팬타입 및 단독 엑셀펜타입을 이원화해 관리 포인트를 줄였다. 특히 기존 상부 토출방식과 달리 수평 흡입·토출 구조를 적용해 장비를 수직으로 쌓아올리는 2단 적층 설치를 완료했다. 이는 일반 드라이쿨러대비 랙당 설치면적을 최소 30%에서 최대 100%까지 절감할 수 있어 공간 효율성을 극대화한다.

 

 

동절기 운전 시 발생하는 코일 동파 문제는 재질 및 기계 구조적 설계를 통해 제어했다. 성지공조기술이 적용한 ‘착탈식 무동파 코일’은 직관부의 내부 동결 부피 팽창압력을 메인 배관이 아닌 외부 유밴드 측으로 유도하도록 설계됐다.

 

관리자 실수나 가혹조건으로 인해 동결압력이 한계를 초과해도 주 배관 파열대신 유밴드 부위의 미세한 변형을 유도해 압력을 대기 중으로 방출함으로써 파손을 차단한다. 기존 용접형 코일의 경우 수리기간이 소요돼 데이터센터 가동 중단 리스크가 컸으나 착탈식 코일은 장비 가동을 유지한 상태에서 파손된 유닛만 탈착해 부분교체할 수 있다. 브라인을 사용하지 않는 방식이므로 브라인 보충 비용이나 폐기물 처리 유지비가 없으며 유량감소에 따른 성능 저하요인도 제거해 동관코일대비 약 17%의 성능 향상을 구현했다.

 

성지공조기술은 착탈식 난류 발생기를 코일배관 내부에 삽입해 열전달 효율도 향상시켰다. 관 내부를 이루는 냉각수의 층류흐름을 정확한 난류로 전향시켜 관벽의 열저항층 형성을 억제하고 스케일을 예방하는 원리다. 실증테스트 결과 열전달 효율이 약 5% 향상하는 결과를 보였다.

 

이와 함께 일반 변유량제어대비 동력을 11% 절감하는 ‘AI 통합운전제어’ 시스템을 유기적으로 연동해 기존 드라이쿨러대비 소비동력을 15~25% 절감하는 효과를 확보했다. 특히 난류 발생기 단독 구동시 팬 동력 측면에서 최대 30% 이상의 에너지절감 효과를 공장 테스트를 통해 확인했다. 

 

황대현 성지공조기술 전무는 “급변하는 AI 데이터센터시장에서 제조사의 리스크를 줄이기 위해 모든 운전환경을 만족할 수 있는 하이브리드 솔루션을 구축 중”이라며 “실험실에서 획득한 실증 데이터는 실시간으로 투명하게 공개하고 있다”고 말했다.

 

경제적 공조제어솔루션, ECOSTAR 항온항습기 제안

박철호 부-스타 사장은 '응축열을 이용한 에너지절감형 인버터 항온항습기'를 주제로 발표를 진행했다.

 

부-스타는 산업 고도화에 따른 상시 운전설비 증가로 항온항습기 수요가 지속 확대되는 가운데 기존 기술의 비효율 요인인 재열 전기히터를 배제하고 냉동사이클 내 응축폐열을 전면 재활용하는 기술을 공개했다. 이를 통해 탄소중립 및 RE100 등 저탄소정책 요구가 강화되는 시장환경에서 기존의 과도한 전력소모 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 솔루션을 제안했다.

 

기존 항온항습기는 냉방제습 후 온도를 보상하는 재열과정에서 대용량 전기히터를 상시구동함에 따라 장비 전체 수전용량의 60% 이상을 히터가 소모하는 구조적 한계를 안고 있었다. 또한 단일 열원 및 부하 구조에 묶여 △냉난방 △급탕 △폐열회수 등 다양한 복합 운전솔루션을 구현하기 어려웠다. 부-스타는 이러한 병목을 극복하기 위해 냉동사이클 내 가변제어가 가능한 제3의 열교환기를 배치하는 구조를 정립했다.

 

부-스타가 개발한 ECOSTAR 항온항습기의 핵심기술의 차별성은 ‘제3열교환기(하이브리드 열교환기)’의 융합기능이다. 시스템 내부 로직에 따라 제3열교환기를 증발기 또는 응축기로 선택적으로 절환해 제2부하 또는 제2열원과 연계함으로써 유연한 구현을 지원하고 장치 중복 투자를 방지한다.

 

또한 압축기 흡입 측으로 순환하는 냉매유량을 최적화해 압축비를 개선함으로써 고온운전 시 압축기가 과열되는 현상을 방지하고 고온운전범위를 확장해 시스템 신뢰성을 확보했다.

 

ECOSTAR는 기존의 100% ON/OFF방식 정속형 압축기 구동법에서 벗어나 0~100% 범위의 무단계 속도제어가 가능한 인버터 압축기를 채택했다. 기존 장비는 설정온도와 습도 도달 여부에 따라 압축기를 100% 켜거나 끄는 제어만 가능해 정밀한 운전이 불가능했으나 ECOSTAR는 가변 부하에 정밀하게 대응하는 연산동작을 수행한다.

 

 

제습운전 메커니즘 역시 완전히 개편했다. 기존 방식은 제습을 위해 압축기를 100% 구동해 실내 온도가 과도하게 떨어지면 다시 전기히터를 켜 온도를 올린다. 이 과정에서 발생한 과제습을 보상하기 위해 다시 가습기를 트는 방식의 동력간섭이 존재했다.

 

반면 ECOSTAR는 응축기에서 발생하는 폐열을 재열기로 활용해 전기히터 없이도 재열을 구현하고 과냉각제어로 불필요한 제습을 최소화해 가습운전빈도를 크게 감소시키는 방식으로 최적화를 구현했다.

 

평균부하율 50%를 기준으로 계산한 연간 종합전력소비량 분석에 따르면 하절기 7개월 및 동절기 5개월 구동 시 기존 시스템의 연간 소비전력량은 16만5,996kWh에 달한다. 반면 ECOSTAR는 연간 3만7,512kWh만을 소비해 연간 총 12만8,484kWh의 에너지절감률을 입증했다.

 

이는 탄소배출량 환산 시 연간 54.47toe의 탄소저감 효과와 직결되며 산업용 전력단가 및 탄소배출량 단가를 적용할 경우 연간 약 1,960만원의 운영비용(TCO)를 절감하는 높은 경제성을 보장한다.

 

박철호 부-스타 사장은 “ECOSTAR 항온항습기는 수전용량과 동력비를 낮춘 공조제어의 경제적 솔루션”이라며 “향후 이 기술이 산업계 항온항습기나 다른 제품에도 보급될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.

 

AI팩토리 대응 Cooling-as-a-Service 서비스 제안

손준석 한국이콜랩 부장은 ‘AI Factory 시대의 Liquid Cooling 운영전략’을 주제로 진행했다.

 

미국 본사 설립 100년 이상의 역사를 가진 이콜랩은 전 세계 800개 이상의 데이터센터 운영을 지원하고 있으며 글로벌 톱 10 하이퍼스케일러 중 9곳에 서비스를 제공 중이다. 또한 OCP(Open Compute Project) 및 ASHIRAE 가이드라인에 참여해 관련 협업을 지속하고 있다.

 

AI 연산 토큰 생산량의 효율성을 극대화하기 위해 데이터센터가 ‘AI 팩토리(Factory)’ 형태로 진화함에 따라 전력가용성과 함께 고밀도 GPU 서버의 발열을 제어하는 DLC(Direct Liquid Cooling) 루프의 신뢰성 확보가 비즈니스를 결정짓는 변수로 부각되고 있다. 특히 전력 공급망과 달리 서버 랙 내부의 열을 직접 흡수하는 기술 냉각시스템은 이중화망이 구성돼 있지 않아 유체 변질이나 오염 발생 시 서비스가 즉각 중단되는 치명적인 손실로 이어질 수 있다는 지적이 나오고 있다.

 

한국이콜랩에 따르면 고성능 GPU의 열을 식히기 위해 구리로 된 방열판(콜드플레이트)에 직접 유체를 순환시키는 TCS루프 내부에는 통상 물 70%, 프로필렌 글리콜 25%, 부식억제제 5% 등으로 조성된 ‘PG25’ 규격의 냉각유체가 충진된다.

 

손 부장은 “PG25는 제품명이 아니라 승인된 유체 사양일 뿐이며 제조사별로 투입되는 화학물질과 부식 억제제 성분이 천차만별이므로 철저히 구별해야 한다”라며 "서버 제조사가 사전에 충진한 유체와 국내 시공 시 주입한 타사 유체가 혼입될 경우 화학적 상용성이 깨져 문제가 발생할 수 있다"고 지적했다.

 

 

TCS 루프 운영 중 발생하는 유체 품질저하 메커니즘은 △희석 △열화 △오염 등으로 집약된다.

 

희석은 CDU 열교환기 누출이나 시공 후 배관세정 과정에서 빠지지 않은 잔존물과 희석돼 글리콜 농도가 25% 미만으로 떨어지는 현상이다. 농도가 낮아지면 미생물 억제능력이 상실돼 바이오필름이 형성된다. 이 미생물 오염물이 방열판 내부의 머리카락보다 얇은 마이크로채널 사이에 끼게 되면 전열 경계층을 파괴해 GPU 스로틀링(Throttling) 및 장기 장애를 유발한다.

 

열화는 장기간 열 부하가 누적되면서 유체 내 부식방지제 성능이 파괴되는 현상을 의미한다. 이로 인해 방열판을 구성하는 알루미늄이나 구리 재질의 부식이 가속화된다.

 

오염은 국내에서 배관을 설계·제작·시공하는 과정에서 유입된 그리스나 금속산화물 등 다양한 이물질이 유체와 반응해 시로운 미세 파티클을 생성하는 현상이다. 호환성이 검증되지 않은 부적합한 재질의 밸브나 에어벤트를 사용할 경우 화학물질이 자재와 반응해 파티클 발생을 극대화한다.

 

이렇듯 다양한 이유로 발생한 TCS 루프 내의 유체오염으로 인해 8MW 용량의 AI데이터센터 냉각시스템이 24시간동안 중단될 경우 발생하는 예상 비즈니스 매출손실은 약 18억7,000만원에 달한다. 장치 거동을 모니터링하고 정밀하게 관리해야 하는 이유다.

 

한국이콜랩은 시공 초기단계부터 이물질을 차단하기 위해 전문장비를 활용한 세정(Cleaning) 및 플러싱(Flushing)단계를 정립했다. 현지 시공 중 배관 내부에 잔존할 수 있는 용접 슬래그나 오염물을 완벽히 청소한 후 PG25 유체를 정밀주입하고 최초의 화학적 기존값인 베이스라인을 샘플링하는 구조다. 이는 모든 타입에 동일하게 적용되는 필수 품질공정이다.

 

유체 주입 후에는 실시간 화학적 변동을 실시간 추적하는 디지털솔루션인 ‘글라이콜 모니터링시스템’이 도입된다. 육안으로 확인할 수 없는 초기 수질 미세변화와 부식징후를 온라인 센서로 실시간 모니터링하고 빌딩제어시스템과 알람을 연계해 냉각 실패 전 선제적 조치를 취할 수 있도록 돕는다. 또한 가동 초기 몇 주간 집중되는 리스크를 방지하기 위해 한국이콜랩 엔지니어가 현장 기술지원과 실험실 분석을 병행하는 ‘하이퍼케어 서비스’도 연동된다.

 

손준석 한국이콜랩 부장은 “설계단계의 자재 호환성 검토부터 세정, 플러싱, 충진, 베이스라인 설정, 디지털 모니터링 등 전 과정을 화학적·물리적으로 전담하는 통합 프로그램 ‘Cooling-as-a-Service’ 서비스를 정립했다”라며 “많은 기업에 솔루션을 안정적으로 공급한 신뢰성을 바탕으로 국내 AI 데이터센터 환경안전 규제 대응과 무중단 가동률 향상에 기여할 것”이라 밝혔다.

 

 

액침냉각 도입 3단계 미래전략, 미래대비 현명한 선택 

최동훈 GRC 이사는 ‘데이터센터 쿨링 액침냉각의 오해와 진실: 실증사례기반의 즉시도입 전략과 워런티 이슈 해결’을 주제로 발표를 진행했다.

 

GRC는 2009년 설립돼 오래된 역사와 데이터센터 관련 다량의 레퍼런스를 보유하고 있다. GRC는 2023년부터 국내 비즈니스를 본격화해 SK앤무브, 현대오일뱅크, S-OIL 등 국내 주요 정유사를 파트너로 확보하고 상호인증관계를 구축해나가고 있다.

 

AI와 HPC의 급격한 성장으로 데이터센터의 발열 및 전력소모 문제가 임계점에 도달함에 따라 기존의 공랭식 냉각방식은 기술적 한계를 드러내고 있다. 이에 대한 대안으로 ‘액체냉각’과 그 중에서도 서버를 비전도성 유체에 직접 담그는 ‘액침냉각’ 기술이 전세계적인 주목을 받고 있다.

 

최 이사는 “현재의 냉각방식은 랙 밀도 상승추세를 감당하기에 한계가 있어 액체냉각 전환은 필연적”이라며 “현재 시장에서는 칩에 직접 관을 연결하는 DLC방식이 가장 뜨겁지만 유지보수가 까다롭고 방열판 부착 난도가 높아 장기적으로는 더 포괄적인 쿨링성능을 낼 수 있는 액침냉각으로 갈 수 밖에 없다”고 강조했다. 이어 "엔비디아의 차세대 HBM 로드맵상 HBM5부터는 액침냉각이 적용될 확률이 높으며 GRC는 향후 더 많은 발열을 커버하기 위해 액침냉각과 DLC를 결합한 차세대 모델도 준비 중"이라고 밝혔다.

 

 

최 이사는 발표를 통해 시장에서 제기되는 액침냉각에 대한 대표적인 12가지 오해를 바로잡았다.

 

먼저 상면공간과 바닥 하중에 대한 오해가 대표적이다. 가로형 탱크구조 탓에 공간을 많이 차지한다는 인식이 있지만 통로가 불필요하고 랙 밀도를 높일 수 있어 오히려 상면 공간을 덜 차지한다. 하중 역시 m² 면적당 고르게 분산되므로 수직형 랙에 공랭기를 꽉 채우는 것보다 하중 적합성이 우수하다.

 

용액의 안전성과 수명에 대해서도 의견을 밝혔다. 전기가 통하지 않는 비전도성 안전용액을 사용해 전기적·화학적 침전 위험이 없으며 매년 용액을 교체해야 한다는 오해와 달리 평균 5~10년(최장 16년)에 달하며 필터를 통해 6개월에 한 번씩 관리하면 장비교체 주기까지 일괄 사용이 가능하다. 용액성능은 점도뿐만 아니라 △열전도율 △비열 △유전특성 △인화점 등 다양한 요소가 복합작용한다. 특수 기술자가 필요하다는 우려와 달리 표준 절차만 익히면 일반 운영자도 유지보수가 문제없다. 광통신에 관한 의문 역시 ‘밀폐형 옵틱’의 존재로 불식시켰다.

 

가장 우려가 큰 서버 수명과 보증 문제도 해소했다. 액침냉각은 열 충격을 방지하고 팬을 제거해 진동을 없애며 외부오염을 차단하기 때문에 서버 수명이 크게 개선되며 실제로 다운타임이 공랭식대비 1/8 수준으로 감소하는 것을 확인할 수 있다. GPU 신호간섭은 유전율을 고려한 미세조정으로 해결했으며 서버보증(Warranty) 문제는 Unicom Engineering이나 Park Place Technolgies와 같은 전문 파트너를 통해 OEM 보증 서비스를 확보했다. 도입비용 측면에서도 랙당 전력이 약 20kW 이상을 넘어서면 에너지 효율 및 TCO 절감 목적으로 모든 컴퓨팅 환경에 적용이 가능하며 초기 도입비용보다 냉각전력 최대 30~40% 절감 등 운영단계 이득이 훨씬 크다.

 

GRC는 이러한 기술 신뢰성을 바탕으로 현업에 즉시 도입할 수 있는 3단계 전략을 제안했다. 먼저 1단계로 기존 데이터센터 유후공간에 100kW급 Pilot Pod을 구축해 서버 자체의 전력 소모 감소율을 눈으로 확인한다. 2단계에서 핵심 KPI 데이터를 검증한 뒤 최종 3단계에서 실제 데이터센터 내 고밀도 GPU 클러스터 존부터 공랭과 액침이 공존하는 하이브리드 형태로 안전하게 확장하는 방식이다. 이 기술은 주변 온도의 영향을 받지 않으며 검증을 거치면 모든 고발열 서버를 확실하게 커버할 수 있다.

 

GRC의 액침냉각 솔루션은 이미 국내·외 시장에서 다수의 실증사례로 효용성을 입증했다. 국내에서는 SK텔레콤 인천 데이터센터에서 100kW급 실증연구를 구축해 pPUE 1.038을 달성했으며 △SK브로드밴드 분당센터 △현대오일뱅크 △슈나이더일렉트릭 △S-OIL 등 다양한 검증을 완료했다. 글로벌시장에서도 더운 기후에서 pPUE 1.1을 달성한 인도 Phone Pe 데이터센터 사례나 16년간 용액 교체없이 안정가동 중인 미국 Viridien 사례가 대표적이다.

 

최동훈 GRC 이사는 “무조건적 도입보다는 검증가능한 방식을 통해 기존 시스템과 하이브리드로 적재적소에 도구를 선택해 결합하는 것이 AI시대를 대비하는 가장 현명한 전략”이라고 강조했다.

 

2상냉각기반 파이프라인 솔루션 공개

류금석 파카하니핀-스폴란 과장은 ‘공기에서 액체로, 단상에서 2상으로 : 데이터센터 냉각의 진화’를 주제로 발표를 진행했다.

 

정밀제어솔루션 전문기업 파카하니핀-스폴란은 전 세계 데이터센터에 유체 연결호스와 부품솔루션을 공급하고 있다. 특히 북미 HVAC시장을 이끄는 리딩 부품사다. 파카코리아 역시 국내 경남 양산과 경기 화성에 제조시설을 갖추고 고품질 유체 커넥트를 생산하고 있다.

 

2026년 기준 엔비디아의 차세대 칩셋의 단일 TDP(열설계전력)가 최대 2,500W~3,500W 이상으로 치솟고 랙 밀도가 350kW에서 500kW에 달할 것으로 예측되며 2023년에 예견된 칩당 TDP 1,200W 수준을 넘어선 상황에서 기존 단상냉각의 물리적 임계점을 넘어서기 위해서는 증발잠열을 활용하는 2상냉각의 전환이 필요한 상황이다.

 

류 과장은 발표를 통해 냉각 효율성 지표인 PUE의 변화 추이를 짚었다. 과거 전산실 수준의 공랭식은 PUE가 2.5에 달했으나 기술개선을 통해 오늘날 1.5 수준까지 낮아졌다. 최신 DLC을 결합하며 1.3 이하로 떨어지는 발전을 이뤄냈다.

 

그러나 기존 단상 DLC방식은 더 많은 발열량을 잡기 위해 필연적으로 더 많은 양의 물을 순환시켜야 하므로 시스템 내부압력이 급격히 증가하고 펌프파워가 치솟으며 유량과 유속이 동반 상승하는 치명적인 삼중고에 직면해야 했다. 유속이 과도하게 빨라지면 시스템 내부의 마찰과 충격으로 인해 누설 리스크가 커지고 이는 결국 값비싼 IT장비의 부식을 유발하는 연쇄 리스크로 이어진다.

 

 

반면 냉매의 증발잠열(Latent Heat)을 활용하는 2상냉각은 동일 부하조건에서 압도적인 열역학적 효율성을 보여준다. GPU의 방열판이 발열을 흡수해 액채냉매를 기체로 변화시키는 잠열 메커니즘을 적용한 결과 단위 질량당 열흡수량이 단상 냉각(40.1kJ/kg)대비 2상냉각(71.6kJ/kg)이 약 2배 가까이 높은 것으로 입증됐다. 시뮬레이션에 따르면 단상 유체는 분당 3.69리터의 부피유량이 요구되는 반면 2상냉각은 더 적은 질량만으로도 효율적인 방열이 가능해 분당 유량이 절반 수준으로 줄어든다. 결과적으로 배관 내 유속을 낮춰 누설 위험을 차단하는 동시에 펌프 구동에 필요한 전력을 기존 단상 대비 65% 수준까지 절감할 수 있다.

 

파카하니핀-스폴란은 고압을 견뎌야 하는 2상 냉각의 특성을 제어하기 위해 △압력 강하 최소화 △서버 전체 정밀 유량제어 △플렉서블 호스 시스템을 핵심 설계전략으로 제시했다. 먼저 유체가 지나가며 부딪힐 때 발생하는 압력 강하를 최소화하기 위해 2상 DLC 전용 퀵 커플링인 ‘RQT 시리즈’를 선보였다. 이 제품은 탈부착 시 스프링과 플런저가 작동해 냉매유출을 완벽히 막는 브레이크 기능을 갖췄으며 압력 강하를 10파운드(psi) 미만으로 유지하도록 설계됐다. 특히 시스템 내부에 고압이 걸려 있는 상태에서도 엔지니어가 손쉽게 탈부착할 수 있는 편의성이 가장 큰 장점이다.

 

 

정밀 유량제어부문에서는 방열판에 일정한 냉매유량을 안정적으로 전달하기 위해 최대 6,386스텝의 고분해능을 자랑하는 전자식 스텝모터 제어밸브를 구축했다. 전자식 3way밸브는 포트A와 포트B를 독립적으로 제어할 수 있어 각 포트에 흐르는 전체 냉매의 양을 정밀하게 실시간 조절한다. 마지막으로 공간이 극도로 협소한 서버 랙과 CDU를 연결하기 위해 2상냉각 전용 호스 라인업을 강화해 기존 단상용 호스의 냉매가스 투과 문제를 완벽히 해결했다.

 

류금석 파카하니핀-스폴란 과장은 “2상냉각시스템의 핵심은 기화되는 냉매의 압력을 일정하게 유지하면서 정밀하게 유량을 다스리는 기술력”이라며 “파카-스폴란의 검증된 파이프라인 솔루션을 통해 국내 기업들과 협업을 확대하고 차세대 AI 데이터센터 고밀도 랙의 안전성을 극대화하겠다”고 밝혔다.