고밀도 GPU 서버 섀시를 위한 팬 월 설계 방법

팬들은 단순해 보인다.

하지만 8개의 고출력 가속기, 2개의 CPU, 메모리 뱅크, NVMe 드라이브, PCIe 스위치, 전원 케이블, 백플레인, 그리고 중복 전원 공급 장치(PSU)가 하나의 GPU 서버 섀시에 모두 집적되면, 그 깔끔하게 줄지어 있는 회전하는 팬들은 압력 제어식 열 관리 시스템의 일부가 됩니다. 이 시스템에서는 놀랍도록 사소한 기계적 오류 하나만으로도 한 GPU는 과열되는 반면, 다른 GPU는 필요한 양보다 훨씬 더 많은 공기를 공급받게 될 수 있습니다.

그렇다면 구매자들은 왜 여전히 팬 수를 기준으로 팬 벽을 지정하는 것일까?

저는 그런 방식으로는 승인하지 않을 것입니다.

고밀도 GPU 서버의 냉각과 관련하여, “섀시 전체에 80mm 팬을 몇 개나 장착할 수 있을까?”라는 질문은 본질적인 질문이 아닙니다.”

여기서 중요한 질문은 다음과 같습니다:

팬 한 개가 작동하지 않는 상황에서도, 팬 벽이 완성된 시스템의 전체 저항을 통과하여 모든 GPU 열 구역에 걸쳐, 예상되는 최악의 워크로드 조건에서 필요한 기류를 유지할 수 있습니까?

그런 표현은 디자인 과정을 완전히 바꿔 놓습니다.

그리고 그래야 마땅하다.

NVIDIA는 H100 SXM의 최대 성능을 다음과 같이 명시하고 있습니다. 700 W TDP, 반면 HGX H100 플랫폼은 8개의 GPU를 사용할 수 있습니다. 즉, 가속기만으로도 5.6 kW CPU, DIMM, NVMe 스토리지, NIC, 전압 조정, 전력 변환 손실 또는 기타 구성 요소가 계산에 포함되기 전입니다. NVIDIA의 HGX B200 설명서에는 더 자세한 내용이 나와 있습니다. 각 B200 GPU는 최대 1,000 W, 8개의 GPU를 최대 GPU TDP만 8 kW.

바로 그 때문에 현대의 팬 월 디자인은 더 이상 단순한 판금 디테일에 그치지 않게 되었습니다.

이것은 시스템 공학입니다.

팬의 CFM이 아니라 열 부하부터 고려하세요

성능이 떨어지는 GPU 서버 섀시를 구하는 가장 빠른 방법 중 하나는 팬 카탈로그부터 열 관리 논의를 시작하는 것이다.

“팬당 200 CFM.”

“팬 8명.”

“1,600 CFM.”

정말 멋지네요.

다만, 이는 완성된 서버가 실제로 받게 될 공기 흐름에 대해서는 거의 아무것도 알려주지 않을 수도 있습니다.

최대 CFM은 일반적으로 매우 낮은 압력 저항 부근에 위치한 팬 작동 곡선의 한쪽 끝을 나타냅니다. 최대 정압은 공기 흐름이 0에 가까워지는 반대쪽 끝을 나타냅니다. GPU 서버는 이 두 지점 사이의 어딘가에서 작동합니다.

그 작동 지점은 두 마케팅 수치 중 어느 것보다도 더 중요합니다.

팬 월을 선정하기 전에, 먼저 전체적인 열적 현황을 파악하겠습니다:

• GPU 또는 가속기 수 및 지속 전력
• CPU 개수 및 지속 패키지 전력
• DIMM 장착 수
• NVMe 드라이브
• PCIe 스위치
• NIC 및 DPU
• RAID 또는 HBA 카드
• VRM
• 스토리지 백플레인
• PSU 변환 손실
• 팬의 힘 그 자체
• 내부 DC/DC 변환 하드웨어

단순히 전원 공급 장치(PSU)의 명판에 표기된 정격 값만 참고해서는 안 됩니다.

12kW 전력 아키텍처라고 해서 섀시가 자동으로 12kW를 지속적으로 소모한다는 의미는 아닙니다. 하지만 비현실적으로 낮은 “일반적인” 워크로드를 기준으로 설계를 진행하는 것 역시 마찬가지로 위험합니다.

프로덕션 워크로드를 사용하십시오.

그런 다음 섀시 흡입구와 배기구 사이에서 허용할 수 있는 온도 상승폭을 정의하십시오.

유용한 1차 기류 계산

공기 냉각의 경우, 실용적인 근사식은 다음과 같습니다:

필요한 CFM ≈ 1.76 × 와트 단위의 열 부하 ÷ °C 단위의 허용 공기 온도 상승량

이는 일반적인 공기 특성을 바탕으로 한 이론적인 열수지 추정치입니다. 이는 출발점일 뿐, 팬-벽 사양은 아닙니다.

다음과 같은 두 가지 단순화된 시스템을 생각해 보자:

이 수치들은 의도적으로 불편함을 주도록 되어 있습니다.

그럴 만도 하죠.

고밀도 서버의 소비 전력이 7~10 kW에 근접하면, 허용 가능한 공기 온도 상승치를 단 5°C만 변경해도 이론상의 기류 요구량이 수백 CFM이나 달라질 수 있습니다.

게다가 이 계산은 공기가 원하는 대로 흐른다는 전제를 여전히 깔고 있습니다.

보통은 그렇지 않습니다.

아직 설계 단계에 있는 프로젝트의 경우, 당사의 가이드를 통해 전면에서 후면으로 향하는 서버 기류 설계 팬 선정 단계에 들어가기도 전에, 구성 요소의 배열, 우회 경로, 랙 도어, 케이블 배선, 드라이브 케이지 및 배기 구조가 기류 경로를 어떻게 변화시키는지 설명합니다.

CFM은 팬 월 설계의 절반에 불과합니다

이제부터가 어려운 부분입니다.

GPU 뱅크는 저항입니다.

밀도가 높은 방열판은 저항이 됩니다.

백플레인은 저항이다.

또한 천공된 전면 패널, 먼지 필터, 팬 가드, 케이블 번들, 후면 그릴, 랙 도어, 수납 케이지, 공기 덕트, 그리고 정렬이 제대로 되지 않은 통풍구도 포함됩니다.

이들을 서로 겹쳐 쌓으면, 팬 벽은 개방형 섀시 벤치 테스트와는 극명하게 다른 압력 강하를 극복하며 공기를 이동시켜야 합니다.

그래서 제가 신경 쓰는 이유는 정압.

시스템 곡선이라는 관점에서 생각하라

기류가 상승함에 따라 섀시를 통과할 때의 압력 손실은 일반적으로 급격히 증가합니다. 따라서 완전 밀폐형 인클로저는 고유한 시스템 저항 곡선을 갖습니다.

팬에는 또 다른 곡선이 있습니다.

이 두 곡선이 교차하는 지점이 대략 팬이 실제로 작동하는 지점입니다.

그것이 바로 조달팀이 요청해야 할 수량입니다.

제품 사양서 상단에 표기된 최대 CFM 수치가 아닙니다.

흡입구와 배기구 간의 정압 차를 조사한 NSF 색인 서버 연구에 따르면, 서버의 열 성능, 팬 제어 동작, 기류 방향 및 팬 에너지 소비량은 모두 섀시 주변의 압력 조건에 반응할 수 있는 것으로 나타났습니다. 즉, 서버 냉각은 주변 압력 환경과 완전히 분리될 수 없습니다.

미국 에너지부(DOE)는 데이터 센터 규모에서도 이와 동일한 일반적인 점을 지적하고 있습니다. 에너지 효율이 높은 데이터 센터 설계 지침에 따르면, 기류 장애물은 공급되는 기류량을 감소시키고 핫스팟을 유발할 수 있는 반면, 올바른 기류 관리는 냉각 효율과 사용 가능 전력 밀도를 향상시킨다고 경고하고 있습니다.

GPU 섀시 설계에 대한 저의 해석은 간단합니다:

압박은 예산이다.

돈을 신중하게 쓰세요.

압력 강하 지도 작성하기

저는 다음 순서대로 경로를 검토해 보겠습니다:

무엇이 빠졌는지 보이시나요?

“팬 수.”

송풍기 개수는 기류 경로를 파악한 후에 결정됩니다.

GPU 서버 섀시에서 팬 월은 어디에 배치해야 할까요?

많은 랙마운트 GPU 설계의 경우, 전면 흡기 구역과 발열이 심한 연산 구역 사이에 제어된 압력 경계를 형성하도록 배치된 팬 월을 선호합니다.

일반적인 개념적 구성은 다음과 같습니다:

전면 흡기 → 드라이브 또는 서비스 구역 → 팬 벽 → GPU/CPU 열 구역 → 후면 배기

하지만 그것이 모든 경우에 다 맞는 것은 아닙니다.

팬 월 앞쪽의 스토리지 백플레인이 공기 흐름을 크게 제한하는 경우, 팬은 이 백플레인을 통과하여 공기를 흡입해야 합니다. 팬 월이 매우 고밀도인 수동형 GPU 방열판의 상류에 위치하는 경우, 해당 핀을 통해 공기가 통과하도록 하려면 하류 쪽에 충분한 압력을 발생시켜야 합니다.

기하학이 승리한다.

항상.

팬을 GPU 공기 흐름 경로와 일치시키세요

아름다운 6개의 팬으로 구성된 쿨러를 조립했다가, 그중 두 개는 거의 빈 금속판만 식히고 있는 반면, 나머지 두 개는 네 개의 GPU를 담당하고 있다는 사실을 뒤늦게 깨닫는 일이 없도록 하십시오.

팬의 분포를 실제 열원에 매핑합니다.

각 팬 위치에 대해 다음 사항을 알고 싶습니다:

• 어떤 GPU에 데이터를 공급하나요?
• 어떤 CPU나 DIMM 뱅크가 그 공기 흐름을 공유하나요?
• 바로 상류에는 어떤 제한 사항이 있습니까?
• 하류 쪽에는 어떤 제한 사항이 있나요?
• 만약 작동이 멈추면, 인접한 팬들이 그 기능을 대신할 수 있을까요?
• 그 옆에 우회 통로가 있나요?
• 고장 난 팬 위치로 뜨거운 하류 공기가 다시 유입될 수 있습니까?

특히 GPU의 치수, 고정 브라켓, PCIe 전원 케이블 및 지지 구조물이 동일한 공기 통로를 차지할 때 이 점이 특히 중요해집니다.

팬 벽을 냉동 처리하기 전에, 당사의 측정값을 사용하여 가속기 외피를 확인하십시오. GPU 크기 및 케이스 호환성 안내. GPU 길이는 수많은 변수 중 하나일 뿐이며, 카드의 높이, 두께, 전원 케이블을 구부릴 수 있는 공간, 고정 구조물, 그리고 유지보수 여유 공간 등이 모두 의도된 공기 흐름 경로를 방해할 수 있습니다.

팬 벽을 막을 것인가, 아니면 방치할 것인가

이건 CAD에서는 사소해 보이는 세부 사항 중 하나입니다.

그렇지 않습니다.

팬 벽이 흡입면과 배출면 사이에 압력 차를 일으킨다고 가정해 봅시다. 팬 트레이 옆에 밀폐되지 않은 큰 개구부가 있다면, 공기는 이제 쉽게 재순환될 수 있는 경로를 갖게 됩니다.

공기가 가져간다.

팬은 전면의 제한부를 통해 신선한 공기를 유입하는 대신, 자체 토출 측의 공기를 일부 흡입 측으로 다시 끌어올 수 있습니다.

공기 흐름을 위해 비용을 지불하셨습니다.

혈액 순환이 잘 되네요.

그렇기 때문에 팬 트레이 주변은 꼼꼼하게 밀봉해야 합니다:

• 바깥쪽 가장자리;
• 서비스 중단;
• 케이블 통과구;
• 사용되지 않는 팬 설치 위치;
• 트레이-섀시 간 인터페이스;
• 팬 프레임 사이의 틈;
• 탈착식 모듈 주변의 개구부.

폼 개스킷, 성형된 판금 립, 성형 덕트, 블랭킹 플레이트, 그리고 적절하게 설계된 팬 캐리어는 모두 도움이 될 수 있습니다.

허트퍼드셔 대학교 소속 연구진이 2023년에 발표한 팬-월 냉각 연구는 유용한 대규모 비유를 제시합니다. 연구에서 분석한 구성에서 연구진은 단순히 “기류가 많을수록 항상 좋다”는 식의 관계가 아니라 최적의 공급 공기량을 확인했으며, 그들의 모델에 따르면 팬 에너지 절감 효과는 대략 34% 최적화된 작동 조건에서. 이 실험은 개별 GPU 섀시가 아닌 팬-월 방식의 데이터 센터를 대상으로 한 것이므로, 해당 실험에서 도출된 유량 수치를 서버 설계에 그대로 적용해서는 안 됩니다. 중요한 것은 더 광범위한 관점, 즉 기류량과 팬 전력 소비를 함께 최적화해야 한다는 점입니다.

팬 속도가 빠르다고 해서 반드시 열 관리 능력이 뛰어난 것은 아닙니다.

병렬 팬, 직렬 압력, 그리고 구매자들이 저지르는 실수

일반적인 섀시 팬 배열은 여러 개의 팬을 나란히 배치하는 방식입니다.

그 팬들은 대체로 다음과 같은 방식으로 활동합니다. 병렬 기류 배열. 더 넓은 단면적을 통해 전체 유량 용량을 확보할 수 있지만, 정압 용량이 팬 수에 비례하여 증가한다고 함부로 가정해서는 안 됩니다.

그게 중요해요.

팬 8개를 나란히 배치한다고 해서 각 팬이 갑자기 8배에 달하는 압력 강하를 극복할 수 있게 되는 것은 아닙니다.

매우 높은 압력이 필요한 경우, 엔지니어들은 더 깊은 고압 팬 설계, 이중 로터 구성 또는 다단 팬 배치를 고려할 수 있습니다. 하지만 각 옵션마다 전력 소비, 소음, 제어 요구 사항, 비용 및 고장 양상이 추가로 발생합니다.

공기는 공짜가 아니다.

식료품 가격처럼 팬의 CFM을 더하지 마세요

자유 공기 조건에서 정격 풍량이 200 CFM인 팬 6개를 상상해 보세요.

조달 스프레드시트에는 다음과 같이 적혀 있습니다:

6 × 200 = 1,200 CFM

저는 그 숫자를 지워버리겠습니다.

각 팬의 작동 지점이 실제 섀시 제한에 따라 120 CFM으로 떨어질 경우, 부하 불균형, 국부적 우회, 설치 영향, 팬 고장 시 동작, 제어 한계 등을 고려하기 전에도 이론상의 합계 수치는 이미 720 CFM에 가까워집니다.

올바른 질문은 다음과 같습니다:

예상 시스템 압력에서 조립된 팬 벽은 어떤 성능을 발휘합니까?

팬 공급업체에 전체 P-Q 곡선을 요청하십시오.

그런 다음 섀시에 장착하여 테스트해 보세요.

“N+1 팬”이 아닌, N+1 냉각을 위한 설계”

한 구매자가 이렇게 말했습니다:

“팬이 여덟 명이나 되니까, 이건 중복이에요.”

아니요.

팬이 8명이라는 건 그저 8명이라는 뜻일 뿐입니다.

정의된 고장이 발생한 후에도 시스템이 열적 및 성능적 한계 범위 내에서 유지될 때만 중복성이 존재합니다.

테스트 1: 팬 1개 고장

팬이 멈추면 즉시 세 가지 문제가 발생할 수 있습니다.

첫째, 이용 가능한 총 공기 유량이 감소합니다.

둘째, 인접한 팬들이 다른 작동점으로 전환될 수 있습니다.

셋째, 멈춰 있는 팬의 개구부 자체가 의도하지 않은 공기 흐름 경로가 될 수 있습니다.

마지막 건 놓치기 쉽습니다.

압력 조건에 따라 고장 난 팬을 통해 역류가 발생할 경우, 정상 작동 중인 팬의 용량 일부가 GPU 방열판을 통과하지 못하고 고장 난 팬을 통해 순환될 수 있습니다.

가능한 디자인 대응 방안으로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

• 팬 고장 감지;
• 남은 팬에 대한 PWM 자동 증가;
• 독립적인 열 구역;
• 필요한 경우 기류 역류 방지;
• 탈착식 블랭킹 장치;
• 고장이 발생하더라도 정상 작동에 충분한 여유 용량을 확보하고;
• GPU 성능 제한;
• 작업 부하 제한;
• 온도 여유치가 사라지면 제어된 정지가 이루어집니다.

하지만 도면에 팬이 하나 더 그려져 있다고 해서 이 시스템을 N+1이라고 부르지는 마십시오.

테스트를 실행하세요.

서버가 정상 작동 시 모든 팬을 100% PWM으로 설정해야 한다면, 고장 발생 시 활용할 수 있는 공기 흐름 제어 여유는 사실상 전혀 남지 않게 됩니다.

그건 제가 승인할 만한 중복이 아닙니다.

한 GPU가 다른 GPU의 냉각 공기를 빼앗지 못하게 하세요

고밀도 GPU 서버의 냉각이 우연히 균일하게 이루어지는 경우는 거의 없다.

공기는 압력 차이에 따라 이동합니다.

GPU 1에는 저항이 낮은 경로가 있는 반면, GPU 4는 케이블 뭉치와 더 조밀한 방열판 구조 뒤에 위치해 있다면, 두 GPU가 물리적으로 가깝더라도 팬 벽을 통해 공급되는 공기 흐름은 매우 다르게 나타날 수 있습니다.

대답은 대개 용도지역 지정.

온도 구역 생성

아키텍처에 따라, 기류를 개념적으로 다음과 같이 나눌 수 있습니다:

• GPU 구역 A;
• GPU 구역 B;
• CPU 및 메모리 영역;
• 저장 구역;
• 전원 공급 구역;
• 네트워킹 또는 PCIe 영역.

그러고 나서 모든 구역에 실제로 동일한 풍량이 필요한지 묻습니다.

보통은 아닙니다.

다음과 같은 방법을 사용하여 분포를 조작할 수 있습니다:

• 제품;
• 배플;
• 폼 씰;
• 차단 패널;
• 압력실;
• 팬 배치;
• 서로 다른 PWM 그룹;
• 통풍 구역 변경;
• 국소 천공 패턴.

바로 이것이 우리 고밀도 AI 컴퓨팅 인클로저 사례 연구 GPU 배치, 랙 전력, 기류, 구조적 지지, 유지보수 접근성 및 열 설계 검증을 개별적인 구매 결정 사항이 아닌 하나의 통합된 공학적 문제로 다룹니다.

센서를 잘 배치하면 보기 흉한 팬 벽도 멋지게 보일 수 있다

한 개의 온도 센서는 기술적으로 틀린 것은 아니면서도 거짓을 나타낼 수 있다.

흡기 센서를 전면 패널에서 가장 차가운 부분 근처에 설치하면 23°C로 표시될 수 있습니다.

한편, 재순환된 배기 가스가 31°C의 온도로 섀시의 다른 부분으로 유입되고 있을 수 있다.

어떤 값이 GPU 입력값을 나타냅니까?

둘 중 어느 하나만으로는 아니다.

고밀도 GPU 시스템의 경우, 여러 개의 온도 측정값을 얻고 싶습니다.

최소한 다음 사항들은 기록해 두는 것이 좋습니다:

• 전면 좌측 흡입구 온도;
• 전면 중앙 흡입구 온도;
• 전면 우측 흡입구 온도;
• GPU 흡입구 또는 국부 온도 데이터;
• 사용 가능한 경우 GPU 코어/HBM 텔레메트리;
• CPU 온도;
• 확인 가능한 경우 DIMM 온도;
• NVMe 온도;
• VRM 온도;
• 팬 회전수(RPM);
• PWM 듀티;
• 실현 가능한 경우 압력 차를 형성하고;
• 후방 배기 온도;
• 열 제한 현상.

그러면 다음을 시청하세요. 최악의 기기, 평범한 기기가 아닙니다.

평균은 문제를 가려버립니다.

7개의 GPU가 67°C에서 작동하고 1개가 88°C인 상황이라면, 8개 GPU의 평균 온도가 괜찮아 보인다고 해도 나는 신경 쓰지 않는다.

GPU 8이 왜 뜨거워지는지 알고 싶습니다.

현대 GPU의 전력 밀도가 팬 월 설계에 미치는 영향

GPU 성능 곡선의 변화 속도는 많은 섀시 개발 주기보다 더 빠릅니다.

NVIDIA는 H100 SXM의 최대 소비 전력을 700W, H200 SXM의 최대 소비 전력을 700W로 명시하고 있습니다. AMD는 자사의 MI300X 가속기의 최대 보드 전력을 750 W. NVIDIA의 HGX B200 관련 문서에 따르면, 설정 가능한 최대값은 GPU당 1,000 W.

이러한 발전은 섀시의 수명에 대한 우리의 인식을 바꿔야 할 것입니다.

오늘날의 400W 가속기 구성을 간신히 감당하는 팬 벽은 차기 하드웨어 개정판에 필요한 압력 용량, 전력, 물리적 공간 또는 제어 여유가 부족할 수 있습니다.

또한 업계 차원의 수치도 같은 추세를 뒷받침하고 있습니다. 버클리 연구소(Berkeley Lab)가 2026년 6월에 발표한 최신 보고서에 따르면, 미국 내 데이터 센터가 약 2030년까지 미국의 전력 소비량 11.8%, 모델링된 시나리오는 다음과 같은 범위에서 9.5% ~ 15.3%. 이 보고서는 단순히 과거 전력 사용량을 추산하는 대신, 장비 출하량 데이터, 기기별 에너지 모델링 및 냉각 시뮬레이션을 활용하고 있다.

그렇다고 해서 4U 섀시에 몇 대의 팬을 장착해야 하는지는 알 수 없습니다.

이것은 우리에게 더 중요한 무언가를 말해줍니다.

연산 밀도와 냉각 수요는 일시적인 설계상의 골칫거리가 아닙니다.

이는 건축상의 제약 사항입니다.

강제 공기 냉각을 시도하는 것을 중단해야 할 때

더 빠른 팬을 추가하는 것이 오히려 공학적으로 비효율적이 되는 시점이 있습니다.

팬들의 힘이 커지고 있다.

소음이 커진다.

정압이 개선될 수 있습니다.

그러나 시스템 저항이 증가하면 이용 가능한 유량 증가폭이 둔화될 수 있습니다.

동시에 섀시 내부는 더 두꺼운 팬 모듈, 더 큰 방열판, 더 넓은 공기 흐름 통로, 덕트 및 유지보수 공간 확보를 위해 점차 공간을 내주게 됩니다.

2026년 텍사스 대학교 알링턴 캠퍼스의 기계공학 학위 논문에서는, ~를 모델로 한 열 시험 차량을 사용하여 공기 냉각과 직접 액체 냉각을 구체적으로 비교 분석했다. 8개의 GPU를 탑재한 SXM5급 베이스보드, 가속기의 높은 전력 밀도와 기생 팬 전력으로 인해 발생하는 문제가 점점 더 커지고 있음을 지적하며.

그렇다고 해서 모든 GPU 서버가 수냉 방식을 사용해야 한다는 뜻은 아닙니다.

저는 그 결론을 받아들이지 않습니다.

공기 냉각 방식은 기계적으로 더 간단하고, 유지보수가 용이하며, 익숙하다는 점에서 여전히 매력적인 선택지입니다. 하지만 열 밀도가 일정 수준에 이르면, 팬 곡선을 더 극한까지 끌어올리는 것보다 열전달 구조를 재고하는 편이 더 합리적입니다.

당사의 상세한 고출력 시스템에 대한 공랭식 대 수랭식 분석 이 문서에서는 가동성, 펌프, 라디에이터, 팬 압력, 고장 모드, 랙 밀도, 액체 루프 요구 사항 등을 포함하여 해당 결정에 대해 보다 심도 있게 다루고 있습니다.

실용적인 팬 월 설계 워크플로우

만약 새로운 랙마운트 GPU 서버 프로젝트를 검토하게 된다면, 저는 다음과 같은 순서로 진행할 것입니다.

1. GPU 구성 고정하기

다음과 같이 쓰지 마십시오:

“GPU 8개.”

정확한 부품 번호, 전력 범위, 폼 팩터, 방열판 유형, 공기 흐름 방향, 치수, 고정 방식 및 커넥터 형상을 기재하십시오.

2. 지속 열부하 계산

GPU, CPU, 메모리, 저장 장치, 네트워킹, 마더보드 전력, 변환 손실 및 기타 부하를 더하십시오.

실제로 예상되는 워크로드를 사용하십시오.

그냥 무심코 찍은 스크린샷이 아닙니다.

3. 허용 온도 상승량 설정

설계를 위해 어떤 기온 상승폭을 기준으로 할지 결정하십시오.

그런 다음 1차 통과 시 필요한 공기 유량을 계산합니다.

4. 기류 경로 파악하기

그림:

흡입 → 숄더 → 팬 벽 → 열원 → 숄더 → 배기

도면상으로는 경로가 명확하지 않다면, 판금 내부에서 마법처럼 명확해지지는 않을 것입니다.

5. 압력 강하 추정

프로덕션 구성을 포함하십시오:

• 베젤;
• 필터;
• 드라이브;
• 백플레인;
• 케이블;
• 방열판;
• GPU 뱅크;
• 제품;
• 후면 패널;
• 랙 도어.

6. 곡선을 바탕으로 팬 선정하기

필요한 풍량과 사용 가능한 정압을 비교하십시오.

자유 대기 CFM을 기준으로 승인하지 마십시오.

7. 팬 위치를 열 구역에 맞추기

모든 팬은 직업을 가져야 한다.

어떤 구성 요소를 지원하는지 확인하세요.

8. 바이패스 경로 밀봉

원하는 경로를 원치 않는 경로보다 더 수월하게 만드세요.

9. 팬 고장 시 동작 방식 설계

한 대의 팬이 멈춘 후, 나머지 팬들이 자동으로 어떻게 동작할지 결정하십시오.

10. 최대 생산 개체군에서 유효성 검증

설치할 모든 항목을 설치하십시오:

• GPU;
• DIMM;
• 드라이브;
• PCIe 장치;
• 전원 케이블;
• 백플레인;
• 공공기업;
• 팬 가드;
• 필터;
• 차체 패널.

표지가 뜯어지지 않은 것.

누락된 케이블이 없습니다.

“8번째 GPU는 나중에 테스트하겠다”는 말은 하지 마세요.”

11. 랙 제한 조건 재설정

생산 랙 도어, 후면 케이블 배선, PDU 간섭, 레일 형상 및 실제와 같은 흡기 조건을 추가하십시오.

뒷문을 제거한 상태에서만 통과하는 서버는 실제 배치 테스트를 통과한 것이 아닙니다.

12. 지속적인 워크로드 실행

시스템을 열평형 상태로 만드십시오.

팬 포화, GPU 스로틀링, 온도 불균형, 열 안정화 지연 현상에 주의하십시오.

그런 다음 팬 하나를 제거하십시오.

이제 흥미로운 테스트가 시작됩니다.

섀시 견적 요청서에 포함할 내용

서버 섀시 제조업체에 팬 월 설계를 의뢰할 때, 다음과 같이 작성해서는 안 됩니다:

“고성능 냉각이 필요합니다.”

그 문구는 공학적인 가치가 거의 없다.

다음 사항을 명시하십시오:

이 정보가 아직 정의되지 않은 경우, 당사의 맞춤형 섀시 견적 요청(RFQ) 종합 가이드 공급업체의 견적이 실질적인 의미를 갖기 전에 확정되어야 할 기계적 사항, 재료, 공차, 부품, 품질 및 생산 관련 광범위한 정보를 제공합니다.

내가 실제로 사용할 만한 팬 벽 디자인 표준

다음과 같은 이유로 GPU 서버 섀시를 승인하지 않겠습니다:

• 팬이 8개 있습니다;
• 팬들은 “고속”이며;
• 데이터시트에는 1,500 CFM이라고 명시되어 있습니다;
• 5분 동안은 GPU 온도가 정상으로 보였는데;
• 섀시는 덮개를 제거한 상태로 작동했고;
• CFD 스크린샷이 파랗게 보였는데;
• 공급업체에 따르면 비슷한 고객사들은 동일한 팬을 사용한다고 합니다.

다음과 같은 증거가 제시될 경우, 저는 이를 승인하겠습니다:

1. 실제 열 부하를 파악하고;
2. 기류가 계산됩니다;
3. 시스템 저항을 추정하거나 측정하고;
4. 팬이 각 곡선의 적절한 지점에서 작동하도록 하고;
5. 우회 기류가 제어되며;
6. GPU 구역에는 적절한 데이터 흐름이 공급되며;
7. 생산 랙 구성이 검토되었으며;
8. 팬들은 사용 가능한 제어 여유를 유지하며;
9. 서버가 정의된 팬 고장 상황을 견뎌내며;
10. 지속적인 부하 테스트를 통해 온도와 성능의 한계치를 확인합니다.

그것이 바로 팬 월 디자인입니다.

나머지는 팬 설치입니다.

자주 묻는 질문

GPU 서버 섀시에서 ‘팬 월’이란 무엇일까요?

A GPU 서버 팬 월은 섀시의 기류 경로를 가로지르는 방식으로 정렬된 축류 팬 또는 고압 팬의 집합체로, GPU, CPU, 메모리, 스토리지, 백플레인, 케이블, 방열판 및 배기 제한부를 통과하여 냉각 공기를 이동시키는 데 필요한 기류와 정압을 생성하는 동시에, 전방에서 후방으로의 열 분포를 제어된 상태로 유지합니다.

개별 팬과 달리, 팬 월은 압력 경계로 설계되어야 합니다. 팬 월의 성능은 팬 특성 곡선, 밀봉 상태, 섀시 저항, 열 구역 설정, 제어 로직 및 팬 고장 시의 동작 방식에 따라 달라집니다.

고밀도 GPU 서버에는 몇 대의 팬이 필요한가요?

고밀도 GPU 서버에 필요한 팬의 수는 총 지속 열 부하, 허용되는 흡입구-배기구 간 온도 상승폭, 섀시 압력 강하, 개별 팬의 성능 곡선, GPU 기류 저항, 중복성 요구 사항, 주변 환경 조건, 그리고 정의된 팬 고장 상황이 발생한 후에도 유지되어야 하는 기류량에 따라 달라집니다.

따라서 “GPU 8개에는 팬 8개가 필요하다”와 같은 신뢰할 수 있는 보편적인 정답은 없습니다. 먼저 공기 흐름을 계산하고, 그다음 저항을 추정한 뒤, 두 가지 요건을 모두 충족할 수 있는 팬 수와 형태를 선택해야 합니다.

GPU 서버 섀시에서 팬 벽은 어디에 배치해야 할까요?

GPU 서버 팬 월은 저항이 가장 큰 열 구역 전반에 걸쳐 제어된 압력 차를 형성할 수 있으면서도 가속기, CPU, 메모리 및 기타 구성 요소에 공기를 고르게 분배할 수 있는 위치에 배치되어야 하며, 배치 위치는 전면 패널 흡기, 스토리지 레이아웃, 백플레인 제약 조건, GPU 방열판 방향, 배기 구조 및 유지보수 요구 사항에 따라 결정됩니다.

섀시 중앙에 팬을 배치하는 것은 흔한 방식이지만, 최적의 위치는 시스템의 구조에 따라 달라집니다. 올바른 위치는 부품 주위를 지나가는 것이 아니라 부품 내부로 유용한 기류를 만들어내는 곳입니다.

8개의 GPU가 장착된 서버에는 어느 정도의 공기 흐름이 필요할까요?

8개의 GPU를 탑재한 서버의 경우, 시스템 총 전력 및 허용 가능한 공기 온도 상승폭에 따라 대략 수백에서 1,000 CFM을 훨씬 넘는 풍량이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 단순화된 7,000 W 공랭식 시스템의 경우, 이론적으로 15°C 상승 시 약 821 CFM, 10°C 상승 시 약 1,232 CFM이 필요합니다.

이러한 수치는 열수지 계산의 기준점일 뿐, 팬의 사양은 아닙니다. 실제 팬-벽 용량을 산정할 때는 압력 강하, 기류 분포, 고도, 필터, 구성 요소 저항, 팬 이중화, 그리고 팬 곡선상의 실제 작동점을 모두 고려해야 합니다.

GPU 서버 냉각에 있어 정압이 중요한 이유는 무엇인가요?

정압은 팬 벽면이 고밀도 GPU 방열판, 스토리지 백플레인, 필터, 그릴, 케이블, 덕트, 섀시 개구부 및 랙 구조물에서 발생하는 저항에도 불구하고 기류를 유지하는 능력을 말하며, 따라서 GPU가 고밀도로 배치된 서버 섀시용 팬을 평가할 때 최대 자유 공기 유량(CFM)보다 더 유용한 지표입니다.

최대 풍량이 비슷한 두 개의 팬이라도 동일한 인클로저 내부에서는 성능이 크게 다를 수 있습니다. 항상 예상되거나 측정된 시스템 저항을 기준으로 P-Q 곡선을 평가해야 합니다.

고밀도 GPU 서버 섀시의 경우 공랭식 냉각만으로도 충분할까요?

섀시가 충분한 기류 단면적, 정압, 제어된 바이패스, 허용 가능한 유입 조건, 열 여유, 팬 중복성을 제공할 때 고밀도 GPU 서버를 지원할 수 있습니다. 그러나 가속기의 전력 소모가 점점 증가함에 따라, 결국 팬 에너지 소비, 소음, 방열판 크기, 압력 손실, 랙 밀도 또는 부품 온도 측면에서 공기 냉각 전용 설계가 실용적이지 않게 될 수 있습니다.

결정은 열 해석과 지속적인 테스트를 바탕으로 내려야 합니다. 단순히 ‘액체 냉각’이 더 첨단 기술처럼 들린다는 이유만으로 선택해서는 안 되며, 압력 및 온도 데이터가 실용적인 여유 범위를 벗어났음을 보여주는 상황에서 억지로 공랭 방식을 고집해서도 안 됩니다.

실제 GPU 시스템 주위에 팬 벽을 구축하세요

팬 월은 절대로 가장 먼저 선택해야 할 냉각 부품이 되어서는 안 됩니다.

먼저 GPU부터 살펴보겠습니다.

CPU, 메모리, 스토리지, 백플레인, 전원 공급 장치(PSU) 아키텍처, 케이블 배선, 랙 제약 조건 및 예상 워크로드를 고려하십시오. 발열량을 계산하고, 허용 가능한 온도 상승폭을 정의하십시오. 압력 손실을 추정하십시오. 그런 다음 실제 작동 압력에서 필요한 기류를 공급할 수 있는 팬을 선택하십시오.

그리고 고장 난 팬을 점검해 보세요.

만약 여러분이 4U, 5U 또는 6U 고밀도 GPU 서버 섀시, 팬 배치를 확정하기 전에 정확한 GPU 모델, 메인보드 도면, 전원 구성, 스토리지 배치, 랙 깊이, 목표 기류 방향 및 예상 시스템 전력을 섀시 엔지니어링 팀에 보내주십시오.

이용 가능한 항목을 살펴보세요 GPU 및 AI 서버 섀시 플랫폼 또는 일반적인 CFM 목표치 대신, 귀사의 생산용 하드웨어에 기반한 맞춤형 기류 및 팬 월 배치를 요청할 수도 있습니다.