데이터 센터 상면 설계

열 관리는 데이터 센터 상면 설계의 핵심 요소이다. 서버 랙에서 발생하는 열을 효과적으로 제거하지 못하면 장비의 성능 저하, 수명 단축, 심지어 예기치 않은 다운타임으로 이어질 수 있다. 전통적인 방식은 공조 시스템을 이용한 공기 냉각으로, 냉기를 깨끗한 바닥이나 천장 덕트를 통해 공급하고, 장비에서 배출된 뜨거운 공기를 반환하여 처리한다. 이러한 설계는 냉기 통로와 열기 통로를 명확히 구분하여 냉기와 열기의 혼합을 최소화하는 것을 목표로 한다.

효율적인 열 관리를 위해서는 공기 흐름에 대한 세심한 계획이 필요하다. 랙 전면(냉기 흡입구)은 냉기 통로를 향하고, 랙 후면(열기 배출구)은 열기 통로를 향하도록 배치한다. 또한, 사용되지 않는 랙 공간에는 블랭킹 패널을 설치하여 냉기가 장비를 통과하지 않고 낭비되는 것을 방지한다. 케이블은 정리하여 공기 흐름을 방해하지 않도록 하며, 랙 내부의 장비 배치도 공기 흐름을 고려하여 이루어진다.

냉각 방식은 데이터 센터의 규모와 전력 밀도에 따라 선택된다. 주요 방식은 다음과 같다.

냉각 효율을 측정하고 최적화하는 것은 지속적인 작업이다. 데이터 센터 인프라 관리 시스템을 활용하여 랙 입출구의 온도를 실시간으로 모니터링하고, 열 지도를 작성하여 냉각 불균형이나 핫스팟을 사전에 발견한다. 이를 통해 냉각 용량을 필요에 따라 조정하고, 전체적인 에너지 소비를 줄일 수 있다.

전력 분배 및 용량 계획은 데이터 센터 상면 설계의 핵심 요소로, 안정적이고 효율적인 전력 공급을 보장하며 미래 확장성을 고려합니다. 이 계획은 각 랙 또는 캐비닛에 할당되는 전력 용량, 전력 분배 장치(PDU)의 배치 및 사양, 그리고 전체 상면의 총 전력 수요를 정의합니다. 부적절한 용량 계획은 과부하로 인한 정전, 장비 손상, 또는 낮은 전력 사용 효율(PUE)을 초래할 수 있습니다.

설계 시에는 각 랙의 예상 최대 전력 소비량(와트 단위)을 기준으로 용량을 산정합니다. 고성능 컴퓨팅(HPC)이나 AI 서버와 같은 고밀도 장비는 일반적인 서버보다 훨씬 높은 전력을 요구합니다. 전력은 PDU를 통해 각 랙에 공급되며, PDU는 단상 또는 3상, 표준 전압(예: 208V) 또는 고전압(예: 400V) 등 다양한 형태로 구성됩니다. 랙별 전력 밀도(kW/랙)를 정확히 예측하고, 이를 바탕으로 전기실의 UPS(무정전 전원 공급 장치)와 전력 분전반에서 상면까지의 배전 경로 전체 용량을 확보해야 합니다.

용량 계획은 현재 요구사항뿐만 아니라 향후 3~5년의 성장을 수용할 수 있도록 여유분을 포함해야 합니다. 이를 위해 랙별로 예비 회로 용량을 확보하거나, 모듈식 및 확장 가능한 PDU를 채택하는 전략이 사용됩니다. 또한, N+1 또는 2N과 같은 전력 공급 이중화 구성은 고가용성을 요구하는 환경에서 필수적입니다. 전력 분배 설계는 열 관리 설계와 긴밀히 연계되어야 하며, 고전력 밀도 랙은 특별한 냉각 솔루션이 필요할 수 있습니다.

효율적인 공간 활용은 데이터 센터의 초기 투자 비용을 절감하고 운영 유연성을 확보하는 핵심 요소이다. 설계 단계에서 레이아웃을 체계적으로 계획하지 않으면, 장비 추가나 유지보수 시 공간 부족과 열효율 저하가 발생할 수 있다. 일반적으로 핫 에일과 콜드 에일을 명확히 구분하는 에일 컨테이먼트 방식을 채택하여 냉기와 열기의 혼합을 방지함으로써 동일한 공간 내에서 더 높은 냉각 효율을 달성한다.

랙 배치는 서버 랙 간의 작업 공간과 통로 폭을 고려하여 결정된다. 주요 통로(메인 에일)의 폭은 장비 이송 및 긴급 상황 대응을 위해 최소 1.2미터 이상을 유지하는 것이 권장된다. 또한, 랙의 전면(콜드 에일)과 후면(핫 에일)을 일관되게 정렬하여 공기 흐름을 최적화한다. 레이아웃은 미래의 확장성을 반드시 고려해야 하며, 빈 랙 공간이나 예비 전력/네트워크 포트를 특정 구역에 배치하는 전략을 수립한다.

효율적인 케이블 관리도 공간 활용의 중요한 부분이다. 오버헤드 트레이 또는 언더플로어 덕트를 사용하여 전원선과 데이터 케이블을 분리 정리하면, 통로 공간을 확보하고 냉기 흐름을 방해하지 않으며 장비 이동이나 교체 작업을 용이하게 한다. 최종 레이아웃은 빌딩 정보 모델링 도구나 전문 설계 소프트웨어를 이용해 3D로 시뮬레이션하여 공간 충돌이나 운영상의 문제점을 사전에 발견하는 것이 좋다.

랙과 캐비닛은 데이터 센터 상면에서 서버, 네트워크 장비, 저장 장치 등 핵심 IT 장비를 수용하고 보호하는 기본 물리적 인프라이다. 이들은 장비를 체계적으로 배열하고, 케이블을 정리하며, 적절한 냉각 공기 흐름을 보장하는 구조적 틀을 제공한다. 표준 랙의 너비는 19인치(약 48.26cm)이며, 높이는 랙 유닛(RU)으로 측정된다. 1RU는 1.75인치(약 4.45cm)에 해당한다. 랙의 일반적인 높이는 42RU 또는 45RU이다.

랙은 일반적으로 개방형 프레임 구조로, 전후면이 열려 있어 공기 흐름과 접근성이 우수하다. 반면 캐비닛은 문과 측면판, 상판으로 완전히 둘러싸인 밀폐형 구조이다. 캐비닛은 물리적 보안과 먼지 차단에 더 유리하며, 내부 냉각을 위한 팬이나 통풍구를 포함할 수 있다. 선택은 장비의 특성과 운영 환경에 따라 결정된다. 예를 들어, 소음과 먼지가 많은 환경이나 높은 보안 등급이 요구되는 장비는 캐비닛에 배치하는 것이 일반적이다.

설계 시 고려해야 할 주요 사양은 다음과 같다.

효율적인 상면 설계를 위해서는 랙과 캐비닛의 배치가 열 관리 원칙과 조화를 이루어야 한다. 예를 들어, 냉열 통로와 열기 통로 구성을 위해 장비의 공기 흐름 방향을 고려하여 랙의 전후면 방향을 일관되게 배치한다. 또한, 향후 확장성을 고려하여 일부 랙 공간을 예비로 비워두거나, 고밀도 장비를 수용하기 위해 더 높은 정격 전류의 PDU와 강화된 냉각 솔루션을 지원하는 모델을 선택한다.

전력 분배 장치(PDU, Power Distribution Unit)는 데이터 센터 랙이나 캐비닛에 장비를 공급하기 위한 전력을 분배하는 핵심 장비이다. 메인 전원 공급 장치로부터 공급받은 고전압의 전력을 안전하게 변환하거나 분배하여, 서버, 스토리지, 네트워크 장비 등에 적합한 전압과 용량의 전원을 제공한다. 단순한 멀티탭의 개념을 넘어, 전력 모니터링, 원격 제어, 환경 감시 등 다양한 관리 기능을 통합한 지능형 장비로 발전하였다.

PDU는 설치 위치와 기능에 따라 기본형, 메타리형, 랙마운트형 등으로 구분된다. 또한, 전력 공급 방식에 따라 단상 PDU와 3상 PDU로 나뉘며, 고밀도 랙의 경우 3상 전원을 사용하여 더 높은 전력 용량을 지원한다. 주요 기능으로는 각 콘센트 또는 전체 PDU 단위의 실시간 전력 소비량(암페어, 와트, 볼트-암페어 등) 모니터링, 원격에서 개별 콘센트의 전원을 켜고 끌 수 있는 아웃렛 제어, 과부하 경고 및 차단 기능 등이 포함된다.

고급 PDU는 SNMP(Simple Network Management Protocol) 또는 IPMI(Intelligent Platform Management Interface)와 같은 네트워크 프로토콜을 통해 통합 관리될 수 있으며, 온도 및 습도 센서를 내장하여 랙 내부의 환경 상태까지 모니터링한다. 이는 열 관리 정책 수립과 장비 안정성 확보에 중요한 데이터를 제공한다. 설계 시에는 예상 최대 부하를 고려하여 충분한 여유 용량을 확보하고, N+1 또는 2N과 같은 전원 이중화 구성을 위해 각 장비에 두 개 이상의 PDU를 연결하는 것이 일반적이다.

케이블 관리 시스템은 데이터 센터 상면에서 전원 케이블과 네트워크 케이블을 정리, 보호, 식별하기 위한 일련의 하드웨어와 방법론을 의미한다. 이 시스템은 공기 흐름을 방해하지 않도록 케이블을 정리하여 열 관리 효율을 높이고, 유지보수 작업의 편의성과 안전성을 제고하며, 실수로 인한 케이블 분리나 손상을 방지하는 역할을 한다. 효과적인 케이블 관리는 시스템 가동 시간을 연장하고 운영 비용을 절감하는 데 기여한다.

주요 구성 요소로는 수직 및 수평 케이블 트레이, 케이블 덕트, 와이어 메쉬 트레이, 케이블 타이, 벨크로 스트랩, 레이블링 도구, 패치 패널 등이 있다. 케이블은 일반적으로 전원 케이블과 데이터 케이블을 분리하여 배선하며, 특히 고속 네트워크 케이블의 경우 최소 굽힘 반경을 준수하여 신호 저하를 방지해야 한다. 케이블 경로는 미리 계획되어야 하며, 미래의 확장이나 변경을 고려하여 일정한 여유 공간을 확보하는 것이 좋다.

표준화된 색상 코딩과 체계적인 레이블링은 케이블 관리 시스템의 필수 요소이다. 예를 들어, 전원 케이블, LAN 케이블, SAN 케이블 등을 서로 다른 색상으로 구분하거나, 각 케이블의 양단에 출발지와 목적지를 명시한 레이블을 부착한다. 이는 장애 조치 시간을 단축시키고, 잘못된 분리로 인한 다운타임을 방지한다. 또한, 케이블의 장력과 무게를 적절히 지지하여 커넥터에 가해지는 물리적 스트레스를 최소화해야 한다.

요구사항 분석 및 계획 단계는 데이터 센터 상면 설계의 성공적 기반을 마련하는 핵심 과정이다. 이 단계에서는 현재와 미래의 비즈니스 및 기술적 필요를 포괄적으로 이해하고, 이를 바탕으로 설계의 방향성을 설정한다.

분석은 크게 비즈니스 요구사항과 기술적 요구사항으로 구분된다. 비즈니스 요구사항에는 예상되는 서비스 수준 협약(SLA)[2], 성장 예측, 예산 제약, 운영 모델, 규정 준수 사항 등이 포함된다. 기술적 요구사항에는 호스팅될 장비의 유형(서버, 스토리지, 네트워크 스위치 등), 수량, 물리적 치수, 전력 소비량(와트), 열 발생량(BTU), 그리고 네트워크 대역폭과 연결성 요구사항이 있다. 특히, 랙 단위 전력 밀도와 총 전력 용량은 전력 분배 장치(PDU)와 냉각 시스템의 규모를 결정하는 가장 중요한 요소이다.

이러한 요구사항을 수집한 후, 구체적인 계획을 수립한다. 여기에는 랙의 배치 전략(예: 핫/콜드 통로 배치), 전력 사용 효율(PUE) 목표 설정, 케이블 관리 정책(상단/하단 배선), 그리고 확장을 위한 공간 예약 계획이 포함된다. 계획 시 고려해야 할 주요 사항을 다음 표로 정리할 수 있다.

이 단계의 결과물은 명확한 설계 기준, 승인된 예산 범위, 그리고 상세 설계 단계로 이어지는 개념적 배치도가 된다. 철저한 요구사항 분석은 설계 변경과 비용 초과를 최소화하며, 장기적으로 안정적이고 효율적인 데이터 센터 운영을 보장한다.

상세 설계 단계에서는 요구사항 분석을 바탕으로 구체적인 배치도와 설치 명세서를 작성합니다. 이 단계는 랙 및 캐비닛의 정확한 위치, 전력 분배 장치(PDU)와 케이블 관리 시스템의 배치, 그리고 냉각 공기의 흐름 경로를 상세하게 정의하는 작업을 포함합니다. 설계자는 CAD나 전문 데이터 센터 인프라 관리(DCIM) 소프트웨어를 활용하여 2D 평면도와 3D 모델을 제작합니다. 이 모델은 공간 내 모든 물리적 구성 요소의 위치, 치수, 상호 간섭 여부를 시각적으로 검증하는 데 사용됩니다.

배치도 작성 시 가장 중요한 고려 사항은 열 관리입니다. 냉각 효율을 극대화하기 위해 냉열 통로와 열기 통로를 교대로 배치하는 방식이 일반적으로 채택됩니다. 각 랙의 예상 발열량과 공기 흐름 패턴을 분석하여, 공조 장치(CRAC/CRAH)의 위치와 용량, 퍼포레이트드 타일(바닥 투출구 타일)의 배치 및 개구율을 결정합니다. 또한, 고밀도 랙이 배치될 경우 스포츠 쿨링과 같은 추가 냉각 솔루션의 필요성과 위치도 이 단계에서 판단합니다.

전력 및 케이블 인프라의 상세 설계도 동시에 진행됩니다. 각 PDU의 정격 용량, 회로 차단기의 수와 용량, 전원 공급 장치의 이중화 구성(예: A측/B측)을 명시합니다. 케이블링 설계에서는 트레이와 래더 랙의 경로, 패치 패널의 위치, 그리고 광케이블과 동축 케이블을 포함한 다양한 케이블의 최대 허용 길이와 굽힘 반경을 준수하는 배선 경로를 정의합니다. 이는 향후 유지보수성과 확장성을 보장하는 핵심 요소입니다.

최종 배치도와 설계 문서는 구현 팀의 작업 지침서 역할을 하며, 다음과 같은 정보를 포함합니다.

이 설계안은 이해관계자들의 검토를 거쳐 최종 승인되며, 이후 현장 구현 및 검증 단계의 기준 문서가 됩니다.

구현 단계는 작성된 배치도와 설계 문서를 기반으로 실제 물리적 인프라를 구축하는 과정이다. 이 단계는 일반적으로 랙 및 캐비닛의 배치와 고정, 전력 분배 장치(PDU)와 정전기 방전(ESD) 장비의 설치, 그리고 냉각 시스템의 최종 연결을 포함한다. 케이블링 작업은 설계된 케이블 관리 시스템에 따라 구조화된 방식으로 수행되며, 전원 케이블과 데이터 케이블의 경로를 명확히 분리하여 열 관리와 유지보수성을 향상시킨다.

구현 완료 후에는 철저한 검증 절차가 뒤따른다. 검증은 물리적 검사와 성능 테스트로 구성된다. 물리적 검사에서는 랙의 수직 정렬, 장비 간 충분한 공간(전면/후면 클리어런스), 모든 케이블의 적절한 라벨링 및 장착 상태를 확인한다. 성능 테스트는 설계된 전력 분배 용량이 각 PDU와 회로에 걸쳐 균등하게 부하되는지, 그리고 냉각 시스템이 예상된 열 부하를 특정 온도와 습도 범위 내에서 처리하는지 검증하는 것을 목표로 한다.

검증 프로세스의 핵심 문서는 다음과 같은 체크리스트와 테스트 리포트로 구성된다.

최종 검증이 완료되면, 배치도는 필요한 경우 'as-built' 도면으로 업데이트하여 실제 설치 상태를 정확히 반영한다. 이 문서는 향후 확장, 유지보수, 그리고 문제 해결을 위한 기초 참조 자료가 된다.

전력 사용 효율은 데이터 센터의 에너지 효율성을 측정하는 핵심 지표이다. 이는 데이터 센터의 총 전력 소비량을 IT 장비의 전력 소비량으로 나누어 계산한다. PUE 값이 1.0에 가까울수록 냉각, 조명, UPS와 같은 지원 인프라의 에너지 손실이 적어 효율적인 데이터 센터로 평가된다. 반면, 높은 PUE 값은 상당한 양의 전력이 컴퓨팅 작업 자체가 아닌 지원 장비에 소비되고 있음을 의미한다.

이 지표는 설계 및 운영 개선의 기준점으로 널리 사용된다. 초기 설계 단계에서 열 관리 및 냉각 방식을 최적화하고, 고효율 전력 분배 장치(PDU)를 선택하며, 공간 레이아웃을 효율적으로 구성하는 것은 PUE를 낮추는 데 기여한다. 운영 중에는 공조 시스템의 설정 조정, 사용되지 않는 장비의 전원 차단, 실시간 전력 모니터링 등을 통해 PUE를 지속적으로 관리할 수 있다.

PUE는 데이터 센터의 에너지 효율을 비교하는 유용한 도구이지만, 몇 가지 한계점도 지닌다. 예를 들어, IT 장비 자체의 에너지 효율성은 반영하지 않으며, 기후 조건에 따라 결과값이 크게 달라질 수 있다. 따라서 PUE 외에도 랙 단위 전력 밀도, 부분 부하 효율성, 물 사용 효율(WUE) 등 다른 지표들과 함께 종합적으로 평가하는 것이 바람직하다.

랙 단위 전력 밀도는 데이터 센터의 특정 랙 또는 캐비닛이 소비하는 전력량을 측정하는 지표이다. 일반적으로 킬로와트(kW) 단위로 표현되며, 랙의 물리적 공간(높이, 너비)에 대한 전력 소비량의 집중도를 나타낸다. 이 지표는 고밀도 컴퓨팅 장비의 증가와 함께 데이터 센터 설계의 핵심 고려사항이 되었다. 높은 전력 밀도는 더 많은 컴퓨팅 성능을 제한된 공간에 집약할 수 있게 하지만, 동시에 열 관리와 전력 공급에 대한 복잡한 과제를 제기한다.

전력 밀도는 장비의 유형과 배치에 따라 크게 달라진다. 전통적인 엔터프라이즈 서버 랙은 3-5kW 수준이었으나, AI 학습용 GPU 서버나 HPC 시스템을 수용하는 랙은 20kW를 넘어서기도 한다. 설계 시에는 각 랙의 예상 최대 부하와 함께, PDU의 용량, 전력 분배 회로의 구성, 그리고 해당 열 부하를 처리할 수 있는 냉각 용량을 종합적으로 평가해야 한다.

효율적인 관리를 위해 데이터 센터는 랙마다 전력 밀도를 균일하게 분산하는 '전력 평준화' 전략을 사용하기도 한다. 이는 특정 구역에 과도한 열이 집중되는 핫스팟을 방지하고, 전체 PUE를 개선하는 데 도움을 준다. 또한, DCIM 소프트웨어를 통해 랙 단위의 실시간 전력 소비를 모니터링하고, 용량 계획에 활용하는 것이 일반적이다.

물리적 접근 통제는 데이터 센터 내부의 IT 인프라와 중요 정보 자산을 무단 접근, 훼손, 도난으로부터 보호하기 위한 핵심 보안 조치이다. 이는 외부 위협뿐만 아니라 내부자 위협을 방지하는 데에도 중점을 둔다. 효과적인 접근 통제는 다계층 방어 전략을 바탕으로 설계되며, 각 구역의 중요도에 따라 접근 권한을 세분화하여 관리한다.

접근 통제의 주요 구성 요소는 다음과 같다. 첫째, 바이오메트릭스 인증(지문, 홍채), 스마트 카드, PIN 코드 등을 활용한 강력한 출입 통제 시스템이 구축된다. 둘째, CCTV와 같은 영상 감시 시스템은 주요 통로, 랙 열, 입구를 실시간으로 모니터링하고 기록한다. 셋째, 침입 감지 센서와 같은 물리적 보안 장비가 주변부와 내부 구역에 배치된다. 접근 로그는 철저히 보관되어 모든 출입 이력을 추적하고 감사할 수 있도록 한다.

접근 권한은 최소 권한의 원칙에 따라 부여된다. 즉, 직무 수행에 필요한 최소한의 구역에만 접근이 허용된다. 일반적으로 데이터 센터는 다음과 같은 구역으로 나누어 접근을 제한한다.

이러한 조치들은 데이터 무결성과 가용성을 유지하고, 규정 준수 요구사항을 충족시키는 데 필수적이다. 정기적인 보안 감사와 접근 권한 검토를 통해 통제 체계의 유효성을 지속적으로 점검한다.

데이터 센터에서 발생하는 화재는 IT 장비의 파손과 서비스 중단을 초래하며, 복구에 막대한 비용과 시간이 소요된다. 따라서 화재 예방은 설계 단계부터 철저히 고려해야 하는 핵심 요소이다. 주요 화재 원인으로는 전기적 과부하, PDU나 UPS와 같은 전력 장비의 고장, 케이블 연결부의 불량, 그리고 랙 내부의 먼지 축적 등이 있다. 특히 고밀도 랙이 증가함에 따라 단위 면적당 발열량이 커지면서 화재 위험도 함께 증가하는 추세이다.

화재 예방을 위한 설계는 크게 감지와 진압으로 구분된다. 감지 시스템은 연기, 열, 불꽃을 조기에 포착하는 것을 목표로 한다. 일반적으로 천장에 설치되는 흡기식 연기 감지기(ASD)는 공기 샘플을 끌어들여 미세한 연기 입자를 분석하여 매우 초기에 화재 징후를 감지한다. 또한 랙 내부나 열기 통로에 보조 감지기를 추가 설치하여 감지 속도를 높이는 것이 효과적이다.

화재가 감지되면 자동으로 가동되는 진압 시스템이 작동한다. 물을 사용하는 스프링클러 시스템은 전통적인 방법이지만, 전기 장비에 물이 직접 접촉할 경우 2차 피해가 발생할 수 있다. 따라서 현대 데이터 센터에서는 무산소 질소 가스나 불화불화탄소(HFC) 계열의 청정 소화약제를 사용하는 가스 소화 시스템을 주로 채택한다. 이 시스템은 산소를 차단하거나 화학 반응을 억제하여 화재를 진압하면서도 장비에 잔류물을 남기지 않는다.

설계 시에는 소화 시스템의 작동으로 인한 정전과 시스템 재가동 절차도 계획에 포함해야 한다. 또한, 화재 경보 발생 시 물리적 접근 통제 시스템과 연동하여 출입문을 자동으로 잠그거나 열어 대피 경로를 확보하는 통합 안전 관리가 이루어져야 한다. 정기적인 소방 훈련과 장비 점검은 이러한 설계의 효과성을 유지하는 필수 절차이다.

고밀도 컴퓨팅은 AI 학습, 고성능 컴퓨팅, 가상화 서버 통합 등으로 인해 단일 랙 또는 서버가 소비하는 전력과 발생하는 열이 급격히 증가하는 추세를 의미한다. 이는 기존의 공조 기반 열 관리 방식으로는 적절한 냉각을 보장하기 어려운 도전 과제를 제시한다. 따라서 데이터 센터의 상면 설계는 이러한 고밀도 장비를 효과적으로 수용하고 운영할 수 있도록 진화해야 한다.

주요 대응 전략은 열원 집중과 격리이다. 핫 에어일/콜드 에일 차폐를 엄격히 적용하고, 고출력 장비를 특정 구역에 집중 배치하는 존 배치 방식을 채택한다. 이를 통해 고밀도 랙에서 배출되는 고온 공기를 다른 장비에 영향을 주지 않고 효율적으로 회수 및 냉각할 수 있다. 일부 설계에서는 고밀도 랙 전용으로 인라인 냉각 장치나 액체 냉각 시스템을 도입하기도 한다.

전력 공급 측면에서는 랙 단위 전력 용량이 20kW를 넘어 40kW, 50kW에 이르는 경우가 많아, 기존의 단상 전원보다는 3상 전원 기반의 고용량 전력 분배 장치 설치가 필수적이다. 케이블 관리 또한 더 두꺼운 전원 케이블과 고대역폭 네트워크 케이블을 수용해야 하므로, 랙 상단/하단의 대용량 케이블 트레이와 수직/수평 케이블 관리 도구를 강화한 설계가 필요하다.

결과적으로, 고밀도 컴퓨팅을 수용하는 상면 설계는 단순한 장비 배치를 넘어 열, 전력, 공간이 통합적으로 최적화된 인프라를 요구한다. 이는 향후 에지 컴퓨팅과 같은 공간 제약이 큰 환경에서의 고성능 배치에도 중요한 기준이 된다.

액체 냉각 시스템은 공랭식 냉각의 한계를 극복하기 위해, 냉각수를 직접적으로 서버나 컴퓨팅 구성 요소에 순환시켜 열을 제거하는 방식을 말한다. 이 방식은 특히 고밀도 컴퓨팅 환경에서 발생하는 높은 열 부하를 효율적으로 처리하기 위해 채택된다. 액체는 공기보다 열전도율과 열용량이 훨씬 높기 때문에, 동일한 공간에서 더 많은 열을 제거할 수 있으며, 데이터 센터 전체의 전력 사용 효율을 개선하는 데 기여한다.

액체 냉각은 적용 방식에 따라 크게 직접식과 간접식으로 구분된다. 직접식 액체 냉각은 냉각수가 CPU나 GPU와 같은 고열 발생 부품에 직접 접촉하여 열을 흡수하는 방식이다. 반면, 간접식 액체 냉각은 콜드 플레이트나 열 교환기를 통해 장비의 열을 냉각수로 전달한다. 두 방식 모두 냉각된 액체는 최종적으로 외부의 드라이 쿨러나 냉각 타워에서 대기 중으로 열을 방출한 후 다시 순환한다.

이 시스템의 도입은 랙 단위 전력 밀도를 획기적으로 높일 수 있게 한다. 공랭식으로는 처리하기 어려운 20kW 이상의 고밀도 랙도 효율적으로 냉각할 수 있다. 주요 구성 요소로는 펌프, 배관, 열 교환기, 콜드 플레이트, 제어 시스템 및 누수 감지 센서 등이 포함된다. 설계 시에는 냉각수의 종류(예: 순수 디아이워터, 불소계 절연액), 배관 재료의 부식 방지, 그리고 잠재적인 누수로 인한 장비 손상 방지를 위한 이중 보호 설계가 필수적으로 고려되어야 한다.

액체 냉각의 채택은 데이터 센터의 공간 활용도를 높이고, 팬을 통한 공기 순환에 의존하는 소음과 먼지 유입을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 그러나 초기 투자 비용이 높고, 유지보수 및 운영에 대한 전문성이 요구되며, 시스템의 신뢰성 확보가 중요한 과제로 남아 있다.