▲ 사진=전북대  © 특허뉴스

AI 확산으로 폭증하는 데이터센터 전력 소비 문제를 해결할 차세대 냉각 기술의 ‘정밀 진단법’이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 기존에는 측정이 어려웠던 미세 열전달 현상을 실시간으로 분석할 수 있게 되면서, 데이터센터의 에너지 효율과 안정성을 동시에 끌어올릴 핵심 기술로 주목받고 있다.

전북대학교 이동휘·이승로 교수 연구팀은 뉴욕주립대학교 버팔로 Sangwoo Shin 교수팀과의 국제 공동연구를 통해 ‘2상 액침 냉각(Two-phase Immersion Cooling)’ 시스템을 정밀 분석할 수 있는 광섬유 기반 열전달 측정 기술을 개발했다고 밝혔다.

2상 액침 냉각은 서버를 액체에 직접 담가 열을 제거하는 방식으로, 특히 고성능 GPU 기반 데이터센터에서 차세대 냉각 기술로 주목받고 있다. 액체가 끓으며 열을 흡수하는 ‘상변화’를 활용하기 때문에 공기 냉각 대비 효율이 뛰어나지만, 내부에서 발생하는 복잡한 열 흐름과 불균일 현상을 정밀하게 측정하는 데 한계가 있었다.

연구팀이 개발한 기술은 광섬유 센서를 활용해 GPU 칩 표면에서 발생하는 미세한 온도 변화와 열전달 과정을 실시간으로 측정할 수 있는 것이 핵심이다. 특히 액체가 기체로 변하는 과정에서 발생하는 복잡한 열적 거동과 국부적 온도 편차까지 정밀하게 포착할 수 있어, 기존 기술 대비 분석 정밀도를 획기적으로 높였다.

이 기술은 데이터센터 운영의 핵심 과제인 ‘발열 관리’ 문제를 근본적으로 개선할 수 있는 기반 기술로 평가된다. 정확한 열 진단이 가능해지면 냉각 효율을 최적화하고, 서버 과열로 인한 장애를 예방할 수 있어 운영 안정성과 에너지 효율을 동시에 확보할 수 있기 때문이다.

이번 연구 성과는 에너지 분야 세계적 학술지 Energy(Impact Factor 9.4, JCR 상위 3.2%)에 게재됐다. 논문은 액침 냉각 환경에서의 열전달 측정 기술을 고도화한 연구로 학문적 우수성을 인정받았다.

논문 제1저자인 남현택 박사는 이번 기술 개발의 핵심 역할을 수행했으며, 현재 후속 연구를 통해 데이터센터 열관리 기술 고도화를 이어가고 있다. 남 박사는 “이번 연구를 기반으로 데이터센터의 에너지 효율을 극대화할 수 있는 기술 개발을 지속하겠다”고 밝혔다.

AI, 클라우드, 자율주행 등 데이터 처리 수요가 급증하는 가운데, 데이터센터의 전력 소비와 발열 문제는 글로벌 산업의 핵심 과제로 떠오르고 있다. 이번 연구는 단순한 측정 기술을 넘어, 차세대 냉각 시스템의 상용화와 고도화를 앞당길 ‘핵심 인프라 기술’로 평가된다.

논문명은 State-of-the-art optical fiber temperature measurement on a micro-pillar interfacial surface during flow boiling heat transfer이다.