액체 냉각 시스템의 CDU란 무엇입니까?
1. 액체 냉각이 필수가 되는 이유
AI 컴퓨팅의 급속한 성장은 데이터 센터 인프라에 큰 변화를 가져오고 있습니다. 더 많은 AI 서버와 고밀도 GPU 클러스터가 배포됨에 따라 데이터 센터는 이전보다 훨씬 더 높은 열 부하에 직면해 있습니다.
일부 AI 훈련 프로젝트에서는 단일 GPU의 전력 소비가 700W를 초과할 수 있는 반면, 랙 전력 밀도는 80kW 이상에 도달할 수 있습니다. 이러한 조건에서 전통적인 공냉식은 안정적인 작동 온도를 유지하기가 점점 더 어려워지고 있습니다.
공기 냉각과 비교하여 액체 냉각은 열 전도성과 열 전달 효율 모두에서 주요 이점을 제공합니다. 물은 공기보다 단위 부피당 약 4,000배 더 많은 열을 운반할 수 있으며, 열전도율은 약 30배 더 높습니다.
또 다른 중요한 장점은 공간 효율성입니다. 동일한 양의 열을 방출하기 위해 공기 냉각 시스템은 일반적으로 훨씬 더 큰 방열판, 팬 시스템 및 공기 흐름 공간이 필요한 반면, 액체 냉각은 보다 컴팩트한 설계 내에서 더 높은 냉각 성능을 달성할 수 있습니다.
이러한 장점으로 인해 액체 냉각은 최신 AI 서버, GPU 클러스터, 고성능 데이터 센터에서 선호되는 열 솔루션으로 빠르게 자리잡고 있습니다.{0}}
이러한 액체 냉각 시스템의 중심에는 안정적인 냉각수 순환과 열 전달을 유지하는 데 중요한 역할을 하는 CDU(Cooling Distribution Unit)가 있습니다.
2. CDU(냉각 분배 장치)란 무엇입니까?
CDU(냉각 분배 장치)는 데이터 센터 및 고성능 컴퓨팅 환경에서 사용되는 액체 냉각 관리 시스템입니다.{0}}
주요 기능은 서버, GPU, CPU, 기타 IT 장비에서 발생하는 열을 냉각 매체로 전달한 다음 외부 냉각 시스템을 통해 해당 열을 제거하는 것입니다.
CDU는 열 발생 부품에 설치된 펌프, 파이프라인, 매니폴드 및 냉각판을 통해 냉각수를 순환시킵니다.- 냉각수가 시스템을 통과하면서 칩에서 열을 흡수하여 내부 열교환기를 통해 시설측 냉각 루프로 전달합니다.
간단히 말해서 CDU는 전체 액체 냉각 시스템의 "냉각수 순환 및 열 제어 센터" 역할을 합니다.
CDU가 없으면 액체 냉각 루프가 안전하거나 효율적으로 작동할 수 없습니다.
3. 데이터센터에 CDU 시스템이 필요한 이유
데이터 센터 전력 밀도가 계속 증가함에 따라 안정적인 액체 냉각 작동을 위해 CDU 시스템이 점점 더 중요해지고 있습니다.
높은-전력 냉각 문제 해결
우리가 작업한 여러 GPU 액체 냉각 프로젝트에서 단일 GPU의 전력 소비는 이미 700W를 초과했습니다.
기존의 공냉식은 특히 AI 컴퓨팅 환경에서 고밀도 랙 내부의 안정적인 온도를 유지하는 데 어려움을 겪습니다.{0}} CDU를 지원하는 액체 냉각 시스템은 칩에서 많은 양의 열을 효율적으로 전달하고 안정적인 열 성능을 유지할 수 있습니다.
에너지 효율성 향상(PUE)
기존 공기 냉각 시스템과 비교하여 액체 냉각은 전력 사용 효율성(PUE)을 크게 향상시킬 수 있습니다.
적절한 CDU 제어를 통해 일부 액체{0}}냉각식 데이터 센터는 1.1에 가까운 PUE 값을 달성할 수 있는 반면, 기존 공냉식 시설은 종종 1.5를 초과합니다.- 냉각수 온도와 유량을 정밀하게 제어함으로써 CDU 시스템은 압축기- 기반 냉각 시스템에 대한 의존도를 줄이고 외기-냉방 효율을 향상시킬 수 있습니다.
시스템 신뢰성 강화
최신 CDU에는 일반적으로 온도, 압력, 유속, 누출 조건을 지속적으로 모니터링하는 센서와 지능형 제어 시스템이 포함됩니다. 이를 통해 안정적인 냉각수 공급 온도를 유지하고 IT 장비 내부의 과열이나 응결 등의 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.
유연한 확장 지원
중앙 집중식 CDU 시스템은 여러 랙을 동시에 지원할 수 있는 반면, 분산형 CDU를 사용하면 개별 랙이나 지역화된 냉각 구역에 유연하게 배포할 수 있습니다.
가변 주파수 펌프와{0}}지능형 제어 기능을 통해 CDU 출력은 실시간 서버 로드에 따라 동적으로 조정되어 전반적인 에너지 효율성을 향상시킬 수 있습니다.-
장기{0}}운영 비용 절감
액체 냉각 시스템은 일반적으로 공냉식보다 초기 투자 비용이 더 많이 필요하지만 다음과 같은 방법으로 장기 운영 비용을 크게 줄일 수 있습니다.-
팬 전력 소비 감소, 냉각 효율 향상, 유지 관리 빈도 감소, 소음 수준 최소화.
많은 대규모{0}}데이터 센터 프로젝트에서는 추가 투자 비용을 1~2년 내에 회수할 수 있는 경우가 많습니다.
4. 냉각판 액체 냉각 시스템에서 CDU가 작동하는 방식
냉각판 액체 냉각은 현재 AI 서버와 고성능 컴퓨팅 시스템에 사용되는 가장 일반적인 액체 냉각 솔루션 중 하나입니다.{0}}
시스템은 일반적으로 두 개의 별도 냉각수 루프로 구분됩니다.
보조 루프(IT 측)
1차 루프(시설측)
CDU는 이 두 루프 사이의 열교 역할을 합니다.
보조 루프(IT 측)
보조 루프에는 일반적으로 CDU, 냉각판, UQD 퀵 커넥터, 매니폴드, 냉각수 파이프라인이 포함됩니다.
서버 내부의 냉각판은 GPU 및 CPU에서 직접 열을 흡수합니다. 가열된 냉각수는 매니폴드 시스템을 통해 CDU로 다시 흐릅니다.
1차 루프(시설 측)
기본 루프에는 일반적으로 냉각탑, 건식 냉각기, 냉각기, 시설물 파이프라인이 포함됩니다.
CDU 내부에서는 열교환기를 통해 IT{0}}측 냉각수에서 시설측 냉각수로 열이 전달됩니다.- 그런 다음 냉각된 액체는 냉각판으로 다시 순환하여 연속적인 폐쇄-루프 냉각 사이클을 형성합니다.
이러한 분리된-루프 설계는 IT 측에서 냉각수 청결도를 유지하는 동시에 장기적인 유지 관리를 단순화하는 데 도움이 되기 때문에 널리 사용됩니다.-
5. CDU의 주요 구성요소
CDU 디자인은 애플리케이션에 따라 다를 수 있지만 대부분의 시스템에는 다음과 같은 핵심 구성 요소가 포함됩니다.
* 펌프
액체 냉각 루프 전반에 걸쳐 냉각수 순환을 촉진하고 안정적인 유속을 유지합니다.
* 열교환기
액체-대-액체 열교환기
IT-측 냉각수 루프와 시설 용수 루프 사이에 열을 전달합니다.
액체-대-공기 열교환기
시설 용수 시스템이 없는 일부 독립형 냉각 환경에서 사용됩니다.
지능형 제어 시스템
최신 CDU는 유속, 냉각수 온도, 펌프 작동, 경보 모니터링을 자동으로 조정하기 위해 마이크로프로세서{0}} 기반 컨트롤러를 통합하는 경우가 많습니다.
수질관리
냉각수 순도와 화학적 균형을 유지하여 부식을 줄이고 장기적인-시스템 안정성을 보장합니다.
냉각수 분배 매니폴드
액체 냉각 시스템 전체에 냉각수를 고르게 분배하여 열 일관성을 향상시킵니다.
6. 중앙 집중식 CDU와 분산형 CDU
중앙 집중식 CDU
중앙 집중식 CDU 시스템은 일반적으로 여러 랙 또는 전체 데이터 홀을 동시에 지원할 수 있는 대형 캐비닛{0}}스타일 장치입니다.
여기에는 일반적으로 메인 펌프, 열교환기, 필터, 지능형 제어 시스템, 중복 전원 및 펌프 설계가 포함됩니다. 이러한 시스템은 냉각 용량 요구 사항이 높은 대규모{1}}AI 데이터 센터에서 일반적으로 사용됩니다.
분산 CDU
분산 CDU는 개별 서버 랙 근처 또는 내부에 설치된 소형 모듈식 장치입니다.
중앙 집중식 시스템과 비교하여 분산형 CDU는 유연한 배포, 더 쉬운 확장성, 더 짧은 냉각수 파이프라인, 더 낮은 흐름 저항, 에너지 소비 감소 등의 이점을 제공합니다. 모듈식 AI 인프라 배포에서 점점 인기가 높아지고 있습니다.
7. CDU와 냉각판의 관계
냉각판 액체 냉각 시스템에서 냉각판과 CDU는 완전히 통합된 열 솔루션으로 함께 작동해야 합니다.
냉각판은 내부 마이크로 채널 또는 핀 구조를 통해 CPU 및 GPU에서 열을 직접 흡수하는 "최전선 열 수집기" 역할을 합니다.
CDU는 냉각수 순환, 흐름 제어, 온도 안정성, 열 전달 관리를 담당하는 "열 제어 센터" 역할을 합니다.
실제 액체 냉각 프로젝트에서는 이 두 구성 요소를 신중하게 일치시켜야 합니다.
예를 들어:
냉각판 흐름 저항은 필요한 펌프 헤드 압력에 영향을 미칩니다.
열 부하가 CDU 열 교환 용량을 결정합니다.
CDU 흐름 안정성은 냉각판 냉각 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
많은 프로젝트에서 고객은 처음에는 냉각판 열 성능에만 중점을 둡니다. 그러나 냉각수 흐름 균형, 압력 강하, 커넥터 밀봉, CDU 안정성과 같은 시스템-수준 요소도 안정적인 장기-냉각 성능을 달성하는 데 똑같이 중요합니다.
8. 액체 냉각 프로젝트의 일반적인 문제
액체 냉각 응용 분야의 경험에 따르면 고전력 냉각 시스템에서는 일반적으로 여러 가지 엔지니어링 문제가 나타납니다.-
흐름 불균형
부적절한 매니폴드 설계로 인해 냉각수 분포가 고르지 않아 특정 GPU 또는 CPU에 국부적인 핫스팟이 발생할 수 있습니다.
과도한 압력 강하
냉각판 마이크로채널 구조로 인해 과도한 흐름 저항이 발생하면 CDU 펌프가 안정적인 냉각수 순환을 유지하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.
결로 위험
냉각수 온도 제어가 부적절하면 특히 습도가 높은 환경에서 응결 위험이 발생할 수 있습니다.
커넥터 누출
커넥터의 빠른 밀봉이 불량하거나 설치가 부적절하면 장기간 작동 시 누출 위험이 증가할 수 있습니다.-
펌프 헤드 불일치
펌프 사양이 시스템 저항과 일치하지 않으면 냉각수 흐름이 불안정해지고 냉각 효율이 저하될 수 있습니다.
9. 맞춤액체 냉각 솔루션어윈드에서
전문 열 관리 제조업체인 Awind는 고성능 액체 냉각 솔루션의 개발 및 생산에 중점을 두고 있습니다.-
우리는 다음을 제공합니다:
* 프로토타입 개발
* CNC 가공
* 진공 브레이징
* 누출 테스트
* 대량생산 서비스
당사의 액체 냉각판은 다음과 같이 설계되었습니다.
>>낮은 흐름 저항
>>높은 열전도율
>>안정적인 밀봉 성능
제품의 신뢰성을 보장하기 위해 모든 제품은 누출 테스트, 압력 테스트, 내부 청소 프로세스 등 엄격한 테스트 절차를 거칩니다.
AI 서버, GPU 냉각 시스템, 산업 전자 장치 또는 맞춤형 액체 냉각 프로젝트 등 어떤 경우에도 맞춤형 열 관리 솔루션으로 고객을 지원할 수 있습니다.
