CPU 성능 33% 높여주는 염수 냉각 시스템?

발열 문제가 생기는 CPU를 냉각시키는 방법으로는 보통 공냉 외에 수냉이나 유냉 등이 있다. 홍콩성시대학 연구팀이 염수로 CPU를 냉각시키는 시스템을 발표했다.

연구팀이 개발한 시스템 정식 명칭은 HSMHS(hygroscopic salt-loaded membrane-encapsulated heat sink)다. 흡습성이 있는 브롬화리튬(Lithium bromide) 용액으로부터 수분이 증발하는 프로세스로 CPU를 냉각하는 구조인 것.

브롬화리튬을 수증기 밖에 통과시키지 않는 다공질 막에 가둬 이를 플레이트로 끼우는 것으로 염분이 전자기기에 접촉하지 않게 되어 있고 금속 히트싱크로 효율적으로 열이 도망칠 수 있도록 설계했다.

HSMHS 패시브 냉각 시스템은 이탈 냉각 공정과 흡수 재생 공정이라는 2단계로 작동한다. 첫째 이탈 냉각 공정에선 용액에서 수분을 증발시켜 열을 제거한다. 그리고 냉각이 끝나면 흡수 재생 공정으로 이행해 고농도가 된 소금 용액이 주변 공기로부터 수분을 흡수해 자동으로 냉각 능력을 회복한다.

연구팀은 이 장치는 포유류가 수분을 공급하고 다시 땀을 흘릴 준비를 하는 것처럼 가동하지 않을 때 공기 중 수증기를 흡수해 자발적이고 빠르게 냉각 능력을 회복할 수 있다고 밝히고 있다. 컴퓨터 프로세서 그 중에서도 데이터센터 같은 대규모 장비에선 냉각 비용이 큰 문제가 된다. 팬 같은 가동부가 없고 수냉 펌프처럼 전력도 필요로 하지 않는 패시브 냉각 시스템은 매력적이지만 기존 패시브 냉각 시스템은 곧 열 포화가 되어버려 열 스로틀링 발생 등에 의해 성능이 크게 떨어지는 문제가 있다.

한편 연구팀이 HSMHS를 이용해 실시한 테스트에선 일반 방열판을 사용했을 때보다 기기 성능을 32.65% 향상시키는 데 성공했다고 한다. HSMHS 주요 특징 중 하나는 유효 냉각 시간이 길다는 것이다. 전술한 테스트에서 HSMHS는 프로세서를 64도 이하로 400분간 냉각할 수 있었지만 이는 첨단 소재인 금속 유기 구조체 MOF에 비해 10배나 뛰어나다고 한다. 또 브롬화리튬은 저렴하기 때문에 비용대비 성능이 높고 크롬을 기반으로 한 MOF와 비교하면 비용 효율은 1,000배에 달한다.

연구팀은 HSMHS에 대해 이 냉각 전략은 비용 효율적이며 확장성이 뛰어나기 때문에 기술적 장벽이 낮고 다양한 냉각 용도에 사용할 수 있다고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.