KR200479465Y1 - 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉각장치에 관한 것이다. 본 고안에 따르면, 가속기를 하나 이상 포함하며 냉각수의 유출입을 위한 개구부를 포함하는 서버에 장착되는 냉각장치로서, 상기 가속기와 접촉되는 제1냉각판, 및 상기 제1냉각판 상에 배치되어 상기 제1냉각판과의 수밀영역을 형성하는 제2냉각판, 및 상기 제2냉각판 상의 적어도 일부분에 위치하되, 상기 개구부를 관통하는 유출입구를 포함함으로써 상기 수밀영역으로 냉각수를 유동시키는 블록부를 포함할 수 있다.

Description

냉각장치{COOLING DEVICE}

본 고안은 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 서버에 적용가능한 냉각장치에 관한 것이다.

‘서버’는 하나 이상의 CPU(Central Processing Unit)와 가속기(accelerator), 메인 메모리, 마더보드, 하드 디스크 드라이브(HDD) 등을 핵심 요소로 내장하는 전자장치를 의미한다. 예를 들어, Supermicro사의 GPU SuperWorkstation 7047GR-TPRF 서버 등이 있을 수 있다.

이와 같은 서버는 가속기를 장착할 수 있는데, 가속기는 수십에서 수백 개 이상의 코어를 가지고 있어 많은 양의 계산을 CPU보다 빠르게 수행하는 것을 특징으로 하는 장치이다. 가속기의 일례로는 GPU(Graphics Processing Unit)가 있다. GPU(Graphics Processing Unit)는 그래픽 처리장치로서, CPU의 그래픽 처리의 부담을 덜어주기 위해 개발되었고, 최근 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units) 기술이 등장하면서 그래픽 처리 대신 많은 양의 계산을 빠르게 수행하는 가속기의 용도로도 활발히 이용되고 있다.

이와 같은 가속기는 전자부품이 부착된 인쇄 회로 기판(PCB)으로서, 도1에서 도시된 바와 같이 가속기(10)의 전면(110)에 프로세서(120) 등의 핵심 구성요소가 부착되어 있으며, 가속기(10)의 하단부(130)가 마더보드 상의 인터페이스(예를 들어, PCI-E 등)에 결합됨으로써 서버에 장착되어 동작할 수 있다.

서버에 장착된 가속기는 과열점(hot spot)이 생길 수 있는데, 과열점을 냉각시키기 위해 서버는 냉각시스템 또한 구비하고 있어야 한다.

통상적으로 서버는 냉각시스템으로서, 팬이 장착되어 시스템 내부로 바람을 통과시켜 냉각시켜주는 공냉 방식을 적용한다.

그러나 경우에 따라 공냉 방식에 따라 냉각시키기 어려울 수 있다. 예를 들어 가속기가 밀집되어 장착된 경우 공냉 방식으로 가속기를 냉각시키기는 어렵고, 수냉 방식에 따라 가속기를 냉각해야 한다.

이때, GPU 등의 가속기를 수냉 방식에 따라 냉각시키는 종래의 냉각시스템은, 도 1에서 도시된 바와 같이, 가속기(10)의 전면(110) 혹은 마더보드와 접촉하는 면과 반대되는 면(즉, 도 1의 상면(140))에 냉각수를 유입 및 유출시키기 위한 유출입구 및 유동로를 위치시킨다.

이와 같은 냉각시스템을 구현하기 위해서는, 유동로 등을 배치하기 위한 여유공간이 서버 내부에 존재해야 하는데, 서버 내부에 여유로운 공간이 없으면, 냉각시스템을 적절하게 구현할 수 없다는 문제점이 있다.

관련하여 선행기술문헌 한국특허공개문헌 제 10-2005-0018567호(2005년 2월 23일자 공개)에서는, 액체를 매체하여 발열부로부터의 발생열을 방열부로 수송하여 냉각하는 액체 냉각 시스템과, 상기 방열부로 수송된 열을 강제 공기 냉각하는 공기 냉각 시스템을 구비한 전자 기기이며, 상기 액체를 상기 발열부와 방열부 사이에서 순환시키는 펌프를 설치하는 동시에, 상기 방열부의 열을 외부로 강제 배출하는 팬을 설치하고, 상기 발열부의 온도를 검출하는 온도 센서를 설치하며, 상기 발열부의 온도와, 상기 펌프 전압 및 팬 전압의 관계를 미리 규정한 기억 정보를 구비하고, 상기 제어 장치는 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도와, 상기 기억 정보를 기초로 하여 상기 펌프와 상기 팬 전압을 결정하여 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템을 구비한 전자 기기에 대해 설명하고 있다. 그러나, 선행기술문헌에서도 수냉시스템에 대해 언급하고 있을 뿐, GPU등의 가속기를 서버에 적용함에 있어 상술된 문제점을 해결하고 있지 못하다.

따라서 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.

한편, 전술한 배경기술은 고안자가 본 고안의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 고안의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 고안의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 고안의 일실시예는, 서버에 최적화된 냉각장치를 제시하는 데에 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 고안에 따르면, 가속기를 하나 이상 포함하며 냉각수의 유출입을 위한 개구부를 포함하는 서버에 장착되는 냉각장치로서, 상기 가속기와 접촉되는 제1냉각판, 및 상기 제1냉각판 상에 배치되어 상기 제1냉각판과의 수밀영역을 형성하는 제2냉각판, 및 상기 제2냉각판 상의 적어도 일부분에 위치하되, 상기 개구부를 관통하는 유출입구를 포함함으로써 상기 수밀영역으로 냉각수를 유동시키는 블록부를 포함할 수 있다.

전술한 본 고안의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 서버에 최적화된 냉각장치를 제시할 수 있다.

또한 본 고안의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 이미 시중에 판매되고 있는 서버의 원형을 그대로 유지하면서 냉각장치를 추가, 배치할 수 있다. 이로 인해, 비용이 저렴하면서 성능이 좋은 게임용 GPU를 배치하고 가속기로 이용할 수 있어, 서버 구축비용을 절감할 수 있다.

또한 본 고안의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 가속기의 수명을 늘리고 서버를 더 안정적으로 구동시킬 수 있다.

또한 본 고안의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 서버로부터 가속기를 간단하게 분리, 또는 결합시킬 수 있다.

또한 본 고안의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 서버 내부에 냉각을 위한 유동로를 배치할 필요가 없어 서버 내의 추가적인 공간이 필요하지 않다.

또한 본 고안의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 서버 내부에 유동로를 배치하지 않아도 되어 서버 내부의 누수 위험을 최소화시킬 수 있다.

본 고안에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치가 장착되는 가속기를 설명하기 예시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치가 가속기에 장착된 모습을 도시한 것이다.
도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치를 구성하는 제1냉각판을 도시한 것이다.
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치를 구성하는 제2냉각판을 도시한 것이다.
도 5는 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치를 구성하는 블록부를 도시한 것이다.
도 6 및 도 7은 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치가 장착된 서버를 도시한 것이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 고안을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치(200)가 장착될 가속기(10)를 설명하기 위한 예시도이며, 도 2a 는 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치(200)가 가속기(10)에 장착된 모습을 도시한 분해 사시도이고, 도 2b는 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치(200)가 가속기(10)에 장착된 모습을 도시한 사시도이다.

관련하여, 도 2a 및 도 2b 는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술되며, 이때 도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치(200)를 구성하는 제1냉각판(300)의 정면도를 도시한 것이고, 도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치를 구성하는 제2냉각판(400)의 정면도를 도시한 것이며, 도 5의 상단은 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치를 구성하는 블록부(500)의 사시도이며 도 5의 하단은 블록부(500)의 A-A’ 단면도를 도시한 것이다.

냉각장치(200)는 가속기(10)의 전면(110)에 결합되며, 도 2a에서 도시된 바와 같이, 냉각장치(200)는 제1냉각판(300), 제2냉각판(400) 및 블록부(500)를 포함한다.

즉, 냉각장치(200)는 가속기(10)와 직접 접촉하는 제1냉각판(300)을 포함할 수 있다.

제1냉각판(300)은 가속기(10)의 발열요소들(프로세서, 메모리 등)과 직접 접촉하여 열전도가 일어날 수 있도록 한다. 효과적인 열전도를 위해 제1냉각판(300)은 동(銅)으로 구성될 수 있으나, 가속기(10)에서 발생하는 열을 충분히 뺏어갈 만큼 열전도가 잘 일어나는 재질로 구성될 수 있으며 따라서 제1냉각판(300)은 상술된 재료에 제한되지는 아니한다.

또한 제1냉각판(300)은, 가속기(10)와 제1냉각판(300) 사이에 서멀구리스(thermal grease) 또는 서멀패드(thermal pad)를 추가적으로 포함함으로써, 열전도를 높일 수 있다.

또한, 1냉각판(300)에서 가속기(10)와 접촉하는 면과 반대되는 면(즉, 도3의 제1냉각판(300)의 정면)은, 도3에서 도시된 바와 같이, 제2냉각판(400)과 접촉하여 하나 이상의 수밀영역(310)을 형성하도록 요입 또는 돌출될 수 있으며, 상기 수밀영역(310)으로 냉각수가 유입 및 유출될 수 있다. 제1냉각판(300) 상에서의 수밀영역(310)의 배치는 가속기(10)의 열전도를 최적화하는 모습으로 구현되며, 따라서 수밀영역(310)은 가속기(10)의 종류에 따라 달리 배치될 수 있다. 예를 들어, 가속기(10)의 주 발열부분(예를 들어, 프로세서가 배치된 부분)을 위주로 수밀영역(310)이 배치되어 수밀영역(310)에 냉각수가 흐를 수 있다.

또한 제1냉각판(300)은, 수밀영역이 형성되는 면과 반대되면서 가속기와 접촉하는 면(도 3의 제1냉각판(300)의 배면)의 모습을, 가속기 종류에 따라 달리할 수 있으며, 예를 들어, 가속기(10)의 돌출부분에 대해 접촉하는 면은 요입시키고, 가속기(10)의 요입부분에 대해 접촉하는 면은 돌출되도록 구현할 수 있다.

아울러서 제1냉각판(300)은, 구멍(320)을 하나 이상 포함할 수 있으며, 상기 구멍(320)으로 나사 등이 결합됨으로써 제1냉각판(300)과 제2냉각판(400)을 결속시킬 수 있다.

이와 같은 제1냉각판(300) 상에는 제2냉각판(400)이 배치될 수 있다.

특히, 제2냉각판(400)의 일면(즉, 도 4의 제2냉각판(400)의 배면)은, 제1냉각판(300)과 수밀영역을 형성하도록 요입 또는 돌출될 수 있으며, 요입 또는 돌출되는 부분을 경계로 고무패킹이 형성되어 냉각수가 새는 것을 막을 수 있다.

이와 같은 제2냉각판(400)은 효과적인 열전도를 위해 동(銅)으로 구성될 수 있으나, 상술된 재료에 제한되지는 아니한다.

한편 도 4에서 도시된 바와 같이, 제2냉각판(400)은 수밀영역으로 냉각수의 유입과 유출이 가능하도록 하는 제1홀(410)을 하나 이상 포함할 수 있다.

아울러서 제2냉각판(400)은 제2냉각판(400)을 관통하는 구멍(420)을 포함할 수 있으며, 제1냉각판의 구멍(320) 및 상기 구멍(420)을 관통하여 나사 등이 결합됨으로써 제1냉각판(300)과 제2냉각판(400)을 결속시킬 수 있다.

이와 같은 제2냉각판(400)의 적어도 일부분 상에는, 블록부(500)의 전부 또는 일부가 배치될 수 있다.

이때, 도 5에 따른 블록부(500)의 형상은 직육면체로 도시되었으나 블록부(500)의 형상은, 입체도형, 즉, 사각기둥, 원기둥, 다면체 등과 같이 다양한 형상을 가질 수 있다.

한편 블록부(500)는 도 5에서 도시된 바와 같이, 제2홀(510), 경유로(520) 및 유출입구(530)를 포함할 수 있다.

제2홀(510)은 제1홀(410)을 관통하여 연결될 수 있으며, 제1홀(410)로부터 냉각수를 유출시키거나, 제1홀(410)로 냉각수를 유입시킬 수 있다.

이와 같은 제2홀(510)에는 경유로(520)가 연결될 수 있으며, 경유로(520)는 제2홀(510)로 냉각수를 유입시키거나 제2홀(520)로부터의 냉각수를 유출시킬 수 있다. 특히, 경유로(520)는, 도 5에서 도시된 바와 같이, 제2홀(510)로부터 블록부(500) 내부 방향으로 연장되되, 유출입구(530)로부터 상기 블록부(500) 내부 방향으로 연장되는 직선과 교차하는 지점에서 꺾이여 유출입구(530)로 연장될 수 있다. 따라서, 유출입구(530)는 예를 들어, 제2홀(510)에 대해 직교방향으로 개구될 수 있으나, 블록부(500)의 형상에 따라 유출입구(530)는 상이한 방향으로 개구될 수 있으므로, 유출입구(530)가 개구되는 방향은 상술된 예에 제한되지 않는다.

또한 블록부(500)는 냉각수가 유입되거나, 냉각수가 유출되는 냉각수 유출입구(530)를 포함할 수 있다. 유출입구(530)는 호스(미도시)와 연결될 수 있으며, 호스를 통해 냉각수를 공급받거나, 가속기(10)에 의해 데워진 냉각수를 배출시킬 수 있다.

아울러서 블록부(500)는 구멍(540)을 포함할 수 있으며, 상기 구멍(540)을 통해 나사가 제2냉각판(400)의 적어도 일부분 상에 결합되어 블록부(500)를 고정시킬 수 있다.

이와 같이 블록부(500)는 제2냉각판(400)과 별개의 부속품으로 존재하여 구멍(540) 등을 이용하여 제2냉각판(400)과 결합될 수 있으나, 블록부(500)는 제2냉각판(400)과 일체로도 형성될 수 있음은 물론이다.

또한 블록부(500)는, 블록부(500)로의 냉각수 유입 또는 블록부(500)로부터의 냉각수 유출을 가능하게 하는 호스(미도시)를 연결시킬 수 있는 급속 분리 커플링과 결합될 수 있다.

이와 같은 블록부(500)를 포함하는 냉각장치(200)는 가속기의 전면(110) 상에 위치함으로써 가속기(10)를 냉각시킬 수 있다. 이때, 블록부(500)의 유출입구(530)는 가속기(10)의 측면(150) 방향을 향하도록 위치하여 서버의 개구부를 관통할 수 있다. 즉, 서버는 냉각수의 유출입을 위해 케이스 상에 개구부를 포함할 수 있는데, 예를 들어 상기 개구부와 유출입구가 직접 접촉함으로써 개구부와 유출입구가 관통하거나, 또는 상기 유출입구로(또는 유출입구로부터)의 냉각수 유입(또는 유출)을 가능하게 하는 호스를 연결시킬 수 있는 급속 분리 커플링이 유출입구에 결합되어 상기 커플링(또는 호스)이 개구부에 끼워짐으로써, 개구부와 유출입구가 관통할 수 있다.

이와 같이 가속기의 측면(150)을 향해 유출입구(530)가 배치되도록 함으로써, 유출입구(530) 또는 유출입구(530)와 연결되는 커플링(또는 호스) 이 서버 외부에 노출되도록 할 수 있다. 이는 냉각수 유동로를 서버 외부에 배치할 수 있도록 한다.

한편 도 6 및 도 7은 본 고안의 일실시예에 따른 냉각장치(200) 및 가속기(10)가 설치된 서버(600)를 도시한 것이다. 보다 구체적으로 도 6은 서버(600)의 내부를 개략적으로 도시한 것이며, 도 7은 서버(600)를 외부에서 바라봤을 때 개구부를 포함한 서버(600)의 일부를 도시한 것이다.

서버(600)는, 도 6에서 도시된 바와 같이, 케이스 내에 가속기(10)가 장착될 인터페이스를 포함하는 마더보드(610)를 포함할 수 있으며, 또한 기타 구성요소 예를 들어, 메모리 또는 HDD 등을 포함할 수 있으나, 설명의 편의상 본 명세서에서의 서버 케이스 내부의 도시는 개략화한다.

본 고안에 따른 냉각장치(200)가 장착될 서버(600)는, 마더보드(610)(또는 가속기가 장착될 인터페이스)와 인접한 케이스 측면(620)에 냉각수 유출입을 위한 개구부를 형성할 수 있다.

따라서 본 고안에 따른 냉각장치(200)가 장착된 가속기(10)가 서버(600)에 장착되면, 가속기(10)의 측면(150) 방향으로 유출입구가 향할 수 있어, 서버의 다른 구성요소로 인한 방해 없이, 유출입구가 개구부를 관통할 수 있다.

즉, 유출입구가 개구부(710)와 접촉하거나, 또는 유출입구와 연결된 커플링 또는 유출입구(또는 커플링)와 연결되는 호스(720)가 개구부(710)를 통해 서버 외부로 돌출됨으로써 개구부와 유출입구가 관통될 수 있고, 이로 인해 서버 외부에 냉각수 유동로가 배치될 수 있다.

전술한 본 고안의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 고안이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 고안의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 실용신안청구범위에 의하여 나타내어지며, 실용신안청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 고안의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 가속기
200: 냉각장치
300: 제1냉각판
400: 제2냉각판
500: 블록부

Claims (7)

1. 가속기를 하나 이상 포함하며 냉각수의 유출입을 위한 개구부를 포함하되 상기 개구부가 상기 가속기가 장착될 인터페이스와 인접하게 위치하는 케이스 측면에 형성되는 서버에 장착되는 냉각장치로서,
   상기 가속기와 접촉되는 제1냉각판; 및
   상기 제1냉각판 상에 배치되어 상기 제1냉각판과의 수밀영역을 형성하는 제2냉각판; 및
   상기 제2냉각판 상의 적어도 일부분에 위치하되, 상기 수밀영역으로 냉각수를 유동시키는 블록부를 포함하며,
   상기 제2냉각판은 냉각수의 유입 또는 유출을 가능하게 하는 제1홀을 하나 이상 포함하며,
   상기 블록부는,
   상기 제1홀과 관통하는 제2홀;
   상기 제2홀과 연결되어 상기 제2홀로 상기 냉각수를 유입시키거나 상기 제2홀로부터의 냉각수를 유출시키는 경유로; 및
   상기 경유로와 연결되어 상기 냉각수를, 상기 냉각장치로 유입 또는 상기 냉각장치로부터 유출시키며, 상기 개구부와 직접 접촉함으로써 상기 개구부를 관통하는 유출입구를 포함하는, 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 블록부는 상기 제2냉각판과 일체로 형성되는, 냉각장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 경유로는, 상기 제2홀로부터 상기 블록부 내부 방향으로 연장되되, 상기 유출입구로부터 상기 블록부 내부 방향으로 연장되는 지점과 교차하는 지점에서 꺾이여 상기 유출입구로 연장되는, 냉각장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 가속기를 하나 이상 포함하며 냉각수의 유출입을 위한 개구부를 포함하되 상기 개구부가 상기 가속기가 장착될 인터페이스와 인접하게 위치하는 케이스 측면에 형성되는 서버에 장착되며, 상기 가속기와 접촉되는 제1냉각판과 수밀영역을 형성하는 제2냉각판 상의 적어도 일부분에 위치하는 냉각장치로서,
   상기 수밀영역으로 냉각수를 유동시키는 블록부를 포함하며,
   상기 블록부는,
   냉각수의 유입 또는 유출을 가능하게 하는 상기 제2냉각판의 제1홀과 관통하는 제2홀;
   상기 제2홀과 연결되어 상기 제2홀로 상기 냉각수를 유입시키거나 상기 제2홀로부터의 냉각수를 유출시키는 경유로; 및
   상기 경유로와 연결되어 상기 냉각수를, 상기 냉각장치로 유입 또는 상기 냉각장치로부터 유출시키며, 상기 개구부와 직접 접촉함으로써 상기 개구부를 관통하는 유출입구를 포함하는, 냉각장치.

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