구조화 배선 vs. 액체 냉각 도관: 100kW 이상 랙을 위한 설계

데이터센터는 한때 메가와트 단위로 성과를 측정했지만, 오늘날에는 랙당 킬로와트를 자랑합니다. AI 워크로드가 급증하고 랙 밀도가 100 kW를 넘어서면서, 시설 팀은 새로운 균형점을 찾아야 합니다: 깨끗한 광섬유 라인을 통해 데이터 스트리밍을 유지하면서 동시에 극심한 열을 신속하게 제거해야 하는 것입니다. 위험은 실제적입니다—잘못된 설계는 GPU 손상과 치솟는 전력 요금을 의미하므로, 모든 경로, 파이프, 패치 패널이 1일째부터 제 역할을 다해야 합니다.

100 kW 임계점

최신 GPU 선반은 이제 랙당 100 kW 이상을 소비합니다—한때 소규모 변전소에만 사용되던 전력 부하입니다.¹ 이러한 밀도를 목표로 하는 운영자들은 케이블 플랜트와 냉각제 네트워크 모두를 일급 인프라로 격상해야 합니다. 어느 한 시스템이라도 소홀히 하면, 프리미엄 화이트 스페이스가 생산적인 데이터 홀이 아닌 대형 난방기로 변질됩니다.

구조화 케이블링: 신뢰성의 기반

구조화 케이블링은 구리와 광섬유 경로를 체계적인 계층 구조로 배치하여 세 가지 핵심 이점을 제공합니다:

•방해받지 않는 공기 흐름. 번들 트렁크가 바닥 하부와 천장 플리넘을 보호하여, CRAH 유닛이 일관된 냉기 공급을 유지합니다.

•평균 수리 시간 단축. 명확하게 라벨링된 포트와 사전 종단 처리된 카세트로 기술자들이 몇 분 내에 고장난 링크를 격리하고 복원할 수 있습니다.

•신호 무결성. 고밀도 카세트가 적절한 구부림 반경을 보장하여, 400 GbE 광학 부품을 미세 구부림 손실로부터 보호합니다.²

랙당 100 kW 또는 그 이상에서 운영되는 공냉식 홀은 케이블링이 중요한 공기 흐름을 차단하지 않을 때만 성공할 수 있습니다.

액냉 도관: 직접 열 추출

공냉은 랙당 약 50 kW 이상에서 효율성을 잃습니다. 액냉은—콜드 플레이트 루프나 침수 탱크를 통해—칩에서 열을 제거하고 외부 열교환기로 전달합니다.

•뛰어난 열 용량. 물은 같은 온도 상승에서 공기보다 부피 기준 3,500배 더 효율적으로 열을 제거합니다.³

•개선된 에너지 효율성. 냉각제 공급 온도를 낮추면 운영자가 냉각기 설정점을 높이고 실제 배포에서 PUE를 10-20% 절감할 수 있습니다.⁴

•경로 조정. 액체 호스는 전용 트레이 공간이 필요하므로, 설계 팀은 레이아웃 단계에서 이를 광학 트렁크와 분리합니다.

비교 성능 하이라이트

•열 제거: 구조화 케이블링은 방해받지 않는 공기 흐름을 촉진하는 반면, 액냉 도관은 구성 요소 수준에서 직접 열을 추출합니다.

•유지보수: 케이블링 크루는 카세트를 교체하고 링크를 신속하게 확인하며, 냉각 전문가는 드라이 퀵 디스커넥트를 연결하고 누수 점검을 수행합니다.

•공간 요구사항: 광섬유 번들은 컴팩트하게 유지되지만, 냉각제 호스는 더 큰 직경과 넓은 구부림 반경이 필요합니다.

•고장 영향: 단일 광섬유 파손은 하나의 링크를 격리시키지만, 냉각제 누출은 더 광범위한 다운타임을 유발할 수 있습니다.

•기술 요구사항: 케이블링 작업은 저전압 네트워크 기술자에 의존하는 반면, 액체 시스템은 기계 및 유체 처리 전문가를 필요로 합니다.

대부분의 하이퍼스케일 시설은 두 시스템을 혼합합니다: 구조화 케이블링은 데이터를 전송하고 액체 도관은 열을 제거합니다.

Introl의 신속 배포 방법론

Introl 현장 팀은 100,000개 이상의 GPU를 설치하고 글로벌 AI 클러스터에 40,000마일 이상의 광섬유를 라우팅했습니다.⁵ 550명의 엔지니어로 구성된 직원이 72시간 내에 동원되어, 1,024개의 H100 노드와 35,000개의 광섬유 패치를 14일 내에 설치하고, 완전히 계측된 격리 시스템을 일정에 맞춰 제공합니다.⁶

핵심 관행은 다음과 같습니다:

1. 전용 경로. 핫 아일 위의 오버헤드 트레이는 액체 호스를 운반하고, 바닥 아래의 접지된 바스켓은 광섬유 트렁크를 운반합니다.

2. 고밀도 광섬유. 24스트랜드 MPO 트렁크가 번들 폭을 최소화하여 냉각제 매니폴드를 위한 공간을 확보합니다.

3. 단거리 매니폴드. 랙 레벨 매니폴드는 호스 길이를 줄이고 격리된 드라이 브레이크 존을 생성합니다.

4. 교차 분야 교육. 네트워크 기술자는 유체 처리 절차를 인증받고, 기계 직원은 광섬유 관리 허용 오차를 숙달합니다.

지속가능성과 미래 발전

하이브리드 레이스웨이는 이제 차폐된 광섬유 채널과 트윈 액체 루프를 번들로 묶어 설치를 간소화하고 트레이 공간을 보존합니다.⁷ 국립 재생에너지 연구소의 엔지니어들은 랙 레벨 폐열을 포착하여 지역난방 그리드에 공급하고, 잉여 열 에너지를 지역사회 난방으로 전환합니다.⁸ ASHRAE의 향후 가이드라인은 허용 가능한 랙 입구 온도를 높여 공냉과 액냉 방식의 더 긴밀한 통합을 위한 길을 열고 있습니다.⁹

우리 엔지니어들은 파일럿 연구소에서 모든 새로운 아이디어를 엄격하게 테스트하여, 견딜 수 있는 것만 유지하고, 그러한 성공작을 실제 프로젝트—신규 구축이든 기존 홀의 개조든—에 적용합니다. 결과는 명확합니다: 더 조밀한 랙 레이아웃, 낮은 전력 요금, 그리고 현장 팀과 임원진 모두가 자랑스러워할 수 있는 지속가능성 성과입니다.

결론

구조화 케이블링은 데이터 무결성과 운영 민첩성을 보장하고, 액냉 도관은 고밀도에서 열적 안정성을 제공합니다. 설계 중에 두 시스템을 조율하는 시설은 예측 가능한 성능, 최적화된 에너지 사용, 가속화된 배포 일정을 실현합니다. 신중한 경로 계획, 체계적인 설치, 교차 기능 전문성이 100 kW 랙을 야심찬 개념에서 신뢰할 수 있는 현실로 변화시킵니다.

참고문헌 (Chicago Author-Date)

1. Uptime Institute. Global Data Center Survey 2024: Keynote Report 146M. New York: Uptime Institute, 2024.

2. Cisco Systems. Fiber-Optic Cabling Best Practices for 400 G Data Centers. San José, CA: Cisco White Paper, 2023.

3. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. Thermal Guidelines for Data Processing Environments, 6th ed. Atlanta: ASHRAE, 2022.

4. Lawrence Berkeley National Laboratory. Measured PUE Savings in Liquid-Cooled AI Facilities. Berkeley, CA: LBNL, 2024.

5. Introl. "Accelerate the Future of AI with Introl Managed GPU Deployments." Accessed June 26, 2025. https://introl.com/.

6. Introl. "Frankfurt Case Study." Accessed June 26, 2025. https://introl.com/case-studies/frankfurt.

7. Open Compute Project. Advanced Cooling Solutions: 2025 Specification Draft. San José, CA: OCP Foundation, 2025.

8. Huang, Wei. "Rack-Level Heat Recovery in Liquid-Cooled AI Clusters." Journal of Sustainable Computing 12, no. 3 (2024): 45–58.

9. ASHRAE. Proposed Addendum C to Thermal Guidelines, public-review draft, January 2025.