데이터센터 열관리: 물 사용 효율 및 열전달 계수

인공지능, 머신러닝, 고성능 컴퓨팅의 급격한 발전은 데이터센터 랙 전력 밀도를 크게 증가시켜 열 발생량과 냉각 요구사항을 심화시키고 있습니다. 냉각 시스템에 물이 광범위하게 사용되는 만큼, 냉각 기술과 물 소비량의 관계를 이해하는 것은 효율성 및 지속가능성 향상에 필수적입니다. 본 연구는 83개 데이터센터의 물 사용 효율(WUE) 데이터를 분석하여, WUE와 열 배출 범주를 연관 짓는 통합 데이터셋을 제시합니다. 분석 결과, 23개 데이터센터가 물 부족 지역의 신규 시설에 대한 지속가능성 목표치인 0.4 L/kWh를 초과하는 것으로 나타났습니다. 건식 폐쇄 루프 액체 냉각 시설은 물을 거의 사용하지 않지만, 증발식 시스템은 일반적으로 최대 2.5 L/kWh의 WUE 값을 보였습니다. 보고된 WUE는 IT 열 부하 중 증발에 의해 배출되는 비율에 따라 결정되는 시설 수준의 운영 지표이며, 이는 열 배출 토폴로지, 주변 습구 조건 및 작동 설정값에 따라 달라집니다. 서버 측 열전달 계수가 높으면 칩 온도 제한 내에서 더 높은 냉각수 공급 온도가 가능해져, 증발 보조 없이 열을 배출할 수 있는 주변 조건의 범위가 넓어집니다. 따라서 서버 측 열전달은 낮은 WUE를 가능하게 하는 조건이지 결정 요인은 아닙니다. 본 연구는 공랭식, 단상 침지 냉각, 직접 액체 냉각, 2상 침지 냉각 등 다양한 서버 냉각 방식에 대한 열전달 계수를 추정하기 위해 1차원 열전달 모델을 개발했습니다. 가장 낮은 열전달 계수를 가진 공랭식은 소규모 시설에서 여전히 널리 사용되는 반면, 직접 액체 냉각은...