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구리 튜브 매립형 액체 냉각 플레이트 AI 서버, GPU 및 고출력 전자기기를 위한 고성능 열 관리 솔루션
본 기사는 AI 서버, GPU 및 고출력 전자기기를 위한 구리 튜브 매립형 액체 냉각 플레이트 솔루션을 소개합니다. 본 설계는 높은 열전도율, 낮은 열저항 및 안정적인 냉각 유로를 제공하여 고전력·고밀도 컴퓨팅 환경에 적합한 신뢰성 높은 액체 냉각 방안을 제시합니다.
1. 산업 배경: 액체 냉각이 더 이상 선택 사항이 아닌 이유
AI 서버, 고집적 GPU 및 첨단 컴퓨팅 플랫폼의 발전으로 장치당 전력 밀도는 500–1000W 이상으로 증가하고 있으며, 기존 공랭식 냉각 솔루션은 물리적 한계에 도달하고 있습니다.
액체 냉각 도입을 가속하는 주요 산업 트렌드는 다음과 같습니다:
AI 가속기 (예: NVIDIA H100 / B200 / GB300 플랫폼)
GPU 전력 밀도 1.0 W/mm² 초과
서버 랙 전력 50–100 kW 수준으로 증가
열 스로틀링이 성능 및 ROI에 직접적인 영향
산업 데이터에 따르면 액체 냉각은 기존 공랭식 히트싱크 대비 열저항을 30–70% 감소시키며, 더 높은 연산 밀도와 낮은 에너지 소비를 가능하게 합니다.
이로 인해 액체 냉각 플레이트는 차세대 데이터 센터, AI 클러스터 및 전력 전자 시스템의 핵심 열 관리 부품으로 자리 잡고 있습니다.
2. 구리 튜브 매립형 액체 냉각 플레이트란?
구리 튜브 매립형 액체 냉각 플레이트는 구리 튜브를 알루미늄 또는 구리 베이스 플레이트 내부에 정밀하게 매립하여, 효율적인 냉각 유로를 형성하는 액체 냉각 솔루션입니다.
가공된 마이크로채널 냉각 플레이트와 비교할 때, 본 구조는 다음과 같은 장점을 제공합니다:
제조 공정의 복잡성 감소
구조적 신뢰성 향상
중·대량 생산에 적합한 비용 대비 성능
일반적인 구조
베이스 소재: 알루미늄 또는 구리
매립 튜브: 무봉제 구리 튜브
냉각수: 물, 글리콜 혼합액, 절연 유체
연결 방식: 퀵 커넥터, 바브 피팅 또는 맞춤형 피팅
3. 핵심 기술적 장점
3.1 우수한 열 전달 효율
구리 튜브는 다음과 같은 특성을 제공합니다:
열전도율 약 390 W/m·K
핫스팟에서의 뛰어난 열 확산 능력
고유량 조건에서도 안정적인 성능
튜브 배열 및 접촉 인터페이스를 최적화할 경우, 열저항은 다음 범위까지 달성 가능합니다:
≤ 0.05–0.12 °C/W (유량 및 베이스 소재에 따라 상이)
3.2 마이크로채널 대비 높은 신뢰성
마이크로채널 냉각 플레이트와 달리:
막힘 위험이 있는 초미세 채널 없음
낮은 압력 강하
냉각수 불순물에 대한 허용 범위 확대
따라서 본 솔루션은 다음 환경에 적합합니다:
장기 연속 운용
산업 및 데이터 센터 환경
극단적인 소형화보다 신뢰성을 중시하는 고객
3.3 맞춤형 설계를 위한 유연성
다음 항목에 대해 유연한 커스터마이징이 가능합니다:
튜브 직경 (일반적으로 Ø4–Ø10 mm)
튜브 배치 (U형, 지그재그형, 병렬 구조)
베이스 플레이트 두께
장착 홀 패턴
입·출구 위치
적용 분야:
GPU 및 AI 가속기
전력 모듈 (IGBT / SiC / MOSFET)
AI 서버 CPU
에너지 저장 시스템 (BESS)
4. 제조 공정: 설계부터 양산까지
1단계: 열 시뮬레이션 및 유로 설계
CFD 열 해석
핫스팟 분석
압력 강하 최적화
유량 균일성 검증
2단계: 정밀 가공
CNC 튜브 홈 가공
평탄도 관리 (≤ 0.05 mm)
표면 거칠기 최적화
3단계: 구리 튜브 매립
프레스 결합 또는 브레이징
접촉 압력 제어
열 접촉 저항 최소화
4단계: 브레이징 / 접합
진공 브레이징 또는 분위기 제어 브레이징
누설 방지 및 구조 강화
5단계: 누설 테스트 및 품질 관리
헬륨 누설 테스트
내압 테스트 (통상 운전 압력의 1.5–2배)
열 성능 검증
5. 대표 성능 지표
| 항목 | 일반 값 |
|---|---|
| 허용 열 부하 | 300–1200 W |
| 열저항 | 0.05–0.12 °C/W |
| 유량 | 0.5–3.0 L/min |
| 압력 강하 | < 30 kPa |
| 작동 온도 | -20°C ~ 80°C |
| 냉각수 호환성 | 물 / 글리콜 |
6. 고객의 주요 문제와 해결책
문제: 공랭으로는 AI 발열을 감당할 수 없음
→ 해결: 액체 냉각으로 최대 70% 열 전달 효율 향상
문제: 마이크로채널은 비용 및 리스크가 큼
→ 해결: 성능과 신뢰성을 균형 있게 만족
문제: 표준 냉각 플레이트는 맞지 않음
→ 해결: 기계적·열적 완전 맞춤 설계
문제: 개발 리드타임이 김
→ 해결: 사내 CNC·튜브 가공·브레이징으로 개발 기간 단축
7. 우리가 고객을 위해 할 수 있는 일
우리는 단순한 냉각 플레이트 제조사가 아닌 열 솔루션 파트너입니다.
제공 역량:
열 해석 및 설계 최적화
맞춤형 냉각 플레이트 개발
시제품부터 양산까지 지원
다공장 생산 대응
전체 액체 냉각 시스템 통합
적용 산업:
AI 서버 및 데이터 센터
GPU 및 가속기 제조사
전력 전자
에너지 저장 시스템
산업 자동화
8. 결론
구리 튜브 매립형 액체 냉각 플레이트는
고출력 전자기기를 위한 검증된, 확장 가능하며 비용 효율적인 액체 냉각 솔루션입니다.
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