기술 개요
AI 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 수요가 급증함에 따라 데이터 센터는 주요 물 소비자로 부상했습니다. 대부분의 하이퍼스케일 시설은 공냉식 칠러에 비해 에너지 효율이 높은 증발식 냉각(냉각탑 또는 단열 시스템 이용)을 활용합니다. 그러나 이로 인해 데이터 센터는 ‘물-에너지 넥서스’ 논쟁의 중심에 서게 되었습니다.
스케일링 및 생물학적 오염 제어
증발식 시스템에서는 증발을 통해 물이 손실되며, 이는 용존 미네랄(실리카, 칼슘, 마그네슘)의 농축을 초래합니다. 관리되지 않을 경우 이러한 미네랄은 열교환기에 스케일로 침전되어 냉각 효율을 급격히 떨어뜨리고 전력 사용 효율성(PUE)을 악화시킵니다. 또한 따뜻하고 산소가 풍부한 환경은 레지오넬라균을 포함한 미생물 증식에 이상적입니다. 스케일 억제를 위한 포스포네이트와 미생물 제어를 위한 안정화 붕소 또는 이산화염소를 활용한 정교한 화학 처리 프로그램이 필수적입니다.
물 사용 효율성(WUE) 극대화
WUE를 개선하기 위해 엔지니어들은 더 높은 농축 배수(COC)를 추진하고 있습니다. 이를 위해서는 우수한 보충수 수질이 필요한데, 이는 대개 냉각 루프에 들어가기 전 경도와 실리카를 제거하기 위해 국부적인 역삼투(RO)를 통해 달성됩니다. 또한 많은 시설들이 이제 ‘블로우다운 회수’ 시스템을 도입하고 있습니다. 냉각탑에서 나오는 농축된 폐수를 처리(UF/RO 이용)하여 보충수 탱크로 되돌림으로써 실질적인 반폐쇄 루프를 형성합니다.
미래 트렌드: 액체 냉각 및 지속 가능한 소싱
업계는 음용수 대신 처리된 시립 중수도나 산업 폐수를 사용하는 등 더욱 지속 가능한 용수 소싱으로 전환하고 있습니다. 또한 고밀도 AI 랙의 경우 전통적인 공기 및 수냉식 냉각이 ‘다이렉트 투 칩(Direct-to-Chip)’ 액체 냉각이나 ‘액침 냉각(Immersion Cooling)‘으로 보완되거나 대체되고 있습니다. 이러한 기술은 클로즈드 루프 유전체 유체나 고순도 워터 루프를 사용하여 증발로 인한 물 손실을 크게 줄이고 더 높은 작동 온도를 가능하게 하여 지역 난방을 위한 폐열 회수를 용이하게 합니다.