구조형 케이블링과 수냉식 도관 비교: 100kW-Plus 랙을 위한 설계
과거에는 데이터센터의 성과를 메가와트 단위로 계산했지만, 오늘날에는 랙당 킬로와트 단위로 자랑하고 있습니다. AI 워크로드가 급증하고 랙 밀도가 100kW를 넘어서면서 시설 팀은 깨끗한 광선로를 통해 데이터 스트리밍을 유지하면서 엄청난 열을 신속하게 제거해야 하는 새로운 균형 잡기에 직면해 있습니다. 잘못된 설계는 GPU의 과열과 에너지 요금의 급증을 의미하므로 모든 경로, 파이프, 패치 패널은 구축 첫날부터 그 무게를 감당해야 합니다.
100kW 임계값
최신 GPU 셸프는 이제 랙당 100kW 이상의 전력을 소비하는데, 이는 소규모 변전소에서만 사용하던 전력 부하입니다.¹ 이러한 밀도를 목표로 하는 운영자는 케이블 플랜트와 냉각수 네트워크를 모두 1계층 인프라로 끌어올려야 합니다. 어느 한 시스템을 소홀히 하면 프리미엄 화이트 스페이스는 생산적인 데이터 홀이 아닌 대형 공간 히터로 변하게 됩니다.
구조화된 배선: 안정성을 위한 토대
구조화된 케이블은 구리선 및 광선로 경로를 체계적인 계층 구조로 배열하고 세 가지 중요한 이점을 제공합니다:
-방해받지 않는공기 흐름. 번들 트렁크가 바닥 및 천장 플레넘을 보호하여 CRAH 장치가 일관된 냉기 공급을 유지합니다.
-평균 수리 시간 단축. -명확하게 라벨링된 포트와 사전 종단된 카세트를 통해 기술자가 몇 분 안에 고장난 링크를 격리하고 복원할 수 있습니다.
-신호무결성. 고밀도 카세트는 적절한 굽힘 반경을 적용하여 400GbE 옵틱을 미세 굽힘 손실로부터 보호합니다.²
100kW 이상으로 작동하는 공냉식 홀은 케이블이 중요한 공기 흐름을 차단하지 않는 경우에만 성공할 수 있습니다.
액체 냉각 도관: 직접 열 추출
공랭식 냉각은 랙당 약 50kW 이상에서 효율이 떨어집니다. 냉각판 루프 또는 침수 탱크를 통한 액체 냉각은 칩에서 열을 제거하여 외부 열 교환기로 보냅니다.
-우수한열 용량. 물은 동일한 온도 상승에서 공기보다 부피당 3,500배 더 효율적으로 열을 제거합니다.
-에너지 효율성 향상. 냉각수 공급 온도를 낮추면 운영자는 냉각기 설정 포인트를 높이고 생산 배포에서 PUE를 10~20%까지 줄일 수 있습니다.⁴
-경로조정. 액체 호스는 전용 트레이 공간이 필요하므로 설계 팀은 레이아웃 단계에서 광 트렁크와 분리합니다.
성능 비교 하이라이트
-열제거: 구조화된 케이블은 방해받지 않는 공기 흐름을 촉진하는 반면, 수냉식 도관은 구성 요소 수준에서 직접 열을 배출합니다.
-유지보수: 케이블 작업자가 카세트를 교체하고 링크를 신속하게 확인하며, 냉각 전문가가 드라이 퀵 디스커넥트를 사용하고 누출 점검을 수행합니다.
- 공간 수요: 냉각수 호스는 더 큰 직경과 더 넓은 굴곡 반경을 필요로 합니다.
-장애영향: 단일 광케이블 단선으로 하나의 링크가 격리되고 냉각수 누출로 인해 더 광범위한 다운타임이 발생할 수 있습니다.
-기술요구 사항: 케이블 작업에는 저전압 네트워크 기술자가 필요하고, 액체 시스템에는 기계 및 유체 취급 전문가가 필요합니다.
대부분의 하이퍼스케일 시설에는 구조화된 케이블이 데이터를 전송하고 액체 도관이 열을 제거하는 두 가지 시스템이 혼합되어 있습니다.
인트롤의 신속한 배포 방법론 소개
Introl 현장 팀은 전 세계 AI 클러스터에 10만 개 이상의 GPU를 설치하고 4만 마일 이상의 광섬유를 라우팅했습니다.⁵ 550명의 엔지니어가 72시간 내에 출동하여 14일 만에 1,024개의 H100 노드와 35,000개의 광섬유 패치를 설치하며 일정에 맞춰 완벽한 계측 격리 시스템을 제공합니다.⁶ 장비가 완벽하게 갖춰진 격리 시스템을 제공합니다.
핵심 사례는 다음과 같습니다:
1. 전용 통로. 뜨거운 통로 위의 오버헤드 트레이는 액체 호스를 운반하고 바닥 아래의 접지된 바구니는 섬유 트렁크를 운반합니다.
2. 고밀도 섬유. 24가닥 MPO 트렁크는 번들 폭을 최소화하여 냉각수 매니폴드를 위한 공간을 확보합니다.
3. 단기 매니폴드. 랙 레벨 매니폴드는 호스 길이를 줄이고 분리된 드라이 브레이크 구역을 생성합니다.
4. 분야 간 교육. 네트워크 기술자는 유체 취급 절차를 인증하고, 기계 직원은 광케이블 관리 허용 오차를 마스터합니다.
지속 가능성 및 향후 개발
하이브리드 레이스웨이는 이제 차폐된 파이버 채널을 트윈 액체 루프와 함께 묶어 설치를 간소화하고 트레이 공간을 보존합니다.⁷ 국립 재생 에너지 연구소의 엔지니어들은 랙 수준의 폐열을 포집하여 지역 난방 그리드에 공급함으로써 과도한 열 에너지를 지역사회의 온기로 전환합니다.⁸ ASHRAE의 향후 가이드라인은 랙 입구 허용 온도를 높여 공냉식 및 액체 냉각 방식을 더욱 긴밀하게 통합하는 길을 열어줍니다.⁹
당사의 엔지니어들은 모든 새로운 아이디어를 파일럿 실험실에서 엄격한 테스트를 거쳐 견딜 수 있는 아이디어만 선별하고, 그 중 우수한 아이디어는 신축이든 오래된 홀의 개보수든 실제 프로젝트에 적용합니다. 그 결과는 쉽게 알 수 있습니다. 랙 레이아웃을 더 좁게 배치하고, 전력 요금을 낮추고, 현장 팀과 경영진 모두가 자부심을 가질 수 있는 지속 가능성을 달성하는 것입니다.
결론
구조화된 케이블은 데이터 무결성과 운영 민첩성을 보장하며, 수냉식 도관은 고밀도에서도 열 안정성을 제공합니다. 설계 시 두 시스템을 모두 고려한 시설은 예측 가능한 성능, 최적화된 에너지 사용, 빠른 구축 일정을 실현합니다. 신중한 경로 계획, 체계적인 설치, 여러 부서의 전문 지식이 100kW 랙을 야심찬 개념에서 신뢰할 수 있는 현실로 변화시킵니다.
참조(시카고 작성자-날짜)
1. 가동 시간 연구소. 글로벌 데이터 센터 설문조사 2024: 기조 보고서 146M. New York: 업타임 연구소, 2024.
2. Cisco Systems. 400G 데이터 센터를 위한 광섬유 케이블링 모범 사례. 산호세, 캘리포니아: Cisco 백서, 2023.
3. 미국 난방, 냉동 및 공조 기술자 협회. 데이터 처리 환경을 위한 열 가이드라인, 6판. Atlanta: ASHRAE, 2022.
4. 로렌스 버클리 국립 연구소. 액체 냉각식 AI 시설의 PUE 절감량 측정. Berkeley, CA: LBNL, 2024.
5. Introl. "Introl 관리형 GPU 배포로 AI의 미래 가속화." 2025년 6월 26일 액세스. https://introl.com/.
6. 인트롤. "프랑크푸르트 사례 연구." 2025 년 6 월 26 일 액세스. https://introl.com/case-studies/frankfurt.
7. 오픈 컴퓨트 프로젝트. 고급 냉각 솔루션: 2025 사양 초안. 산호세, 캘리포니아: OCP 재단, 2025.
8. Huang, Wei. "수냉식 AI 클러스터의 랙 수준 열 회수." 지속 가능한 컴퓨팅 저널 12, no. 3 (2024): 45-58.
9. ASHRAE. 열 가이드라인에 대한 부록 C 제안, 공개 검토 초안, 2025년 1월.
