장치의 열 대책에 최적! 고풍량·고정압을 자랑하는 팬의 실력이란?

시장 경쟁 격화를 배경으로 높아지는 서버의 성능, 열 대책을 어떻게 하는가? !

랙마운트형 서버는 확장이 용이하고 공간을 차지하지 않기 때문에 데이터 센터를 비롯하여 기업의 서버룸, 제조업의 CAE 시스템, 대학이나 연구 시설의 센터 시스템 등 대규모 도입이 필요한 장면 에서 널리 활용되고 있으며, 현재 상용 웹 서버로서 세계에서 가장 보급되고 있다고도 알려져 있습니다.

시스템 설계·개발이나, 서버, 네트워크·통신 기기 등의 제조를 다루는 ICT 기기 메이커 S사는, 이렇게 데이터 센터를 향한 1U 서버의 차기 모델을 개발함에 있어서, 소비 전력의 저감과 발열을 억제하기 위한 시행착오를 반복했습니다.

최근 1U 서버는 보급률이 높아 시장 경쟁을 격화시키고 있으며, 서버의 안정 가동과 에너지 절약 성능이 중시되고 있습니다. S사로서도, 경쟁과의 차별화를 도모하기 위해서, 코스트 퍼포먼스의 추궁은 물론, 제품 성능에 있어서 항상 한 걸음 빼고 나와야 했습니다.

팬 2대를 「병렬」, 「직렬」에 실장해도 냉각 효율을 올리지 못하고…

차기 모델 개발의 포인트를 “냉각 효율”로 좁힌 S사 개발팀은, 현행의 냉각 시스템을 재검토해, 팬의 대수를 늘리는 것에. 회사 기술 개발 센터 제 1 개발부의 F 부장은 이렇게 말합니다.
“제한된 공간에 부품을 고밀도 실장하기 때문에 장치 내의 온도가 높아집니다. 또한 시스템 임피던스(통풍 저항)도 높아지므로 장치의 냉각에는 높은 정압 팬이 필요합니다. 이 회사는 여러 축류 팬을 사용하여 검증을 시작했습니다.

우선, 소형 팬 2대를 직렬로 실장했습니다. 계산상은 2배의 정압을 얻을 수 있다고 생각되었습니다만, 실제로 짜넣어 보면, 풍하측의 팬이 풍상측의 팬에 있어서 저항(장벽)이 되어 버리기 때문에, 정압 특성 예상대로 향상되지 않습니다.
다음에 병렬 실장도 시도했습니다만, 스페이스의 제약으로부터 설치할 수 없고 단념하는 것에. 당시의 모습에 대해 F씨는 이렇게 되돌아 봅니다.

"냉각 효율을 높이기 위해 각 회사의 팬을 사용하여 검토를 반복했지만, 아무도 생각한 효과를 얻을 수 없어 완전한 막힘에 빠져 버렸습니다. 이대로는 제품 개발에 지장 그렇게 하기 위해 어떻게든 해결책을 찾아야 했습니다.”

높은 신뢰실적… 산요전기의 ‘이중반전팬 ’에 주목

한정된 실장 공간에서 냉각 효율을 높이는 방법에 대해 정보 수집을 계속하고 있던 F씨는, 어느 전시회에서 산요전기의 「이중반전팬」에 눈을 뜬다. 실은, F씨는 이전부터 이중반전팬 에도 주목하고 있었습니다만, 좀처럼 도입에 밟히지 않고 있었던 것입니다. F씨는 즉시 부스 담당자에게 차기 모델 개발의 과제를 상담하기로.

“이전에 당사의 별부문이 산요전기 제품을 채용했을 때, 세밀한 서포트를 얻을 수 있었다고 들었던 것이 계기였습니다. 높은 신뢰실적을 가진 산요전기 라면, 최적해를 도출해 준다는 기대가 있었습니다.」(F씨)

단순히 냉각팬 2대를 거듭한 것만은 아니다! ? 1대에서 2대 이상의 고정압

나중에 S사를 방문한 산요전기 영업 담당자는 이중반전팬과 2대의 통상 팬을 사용해 실연을 섞은 프레젠테이션을 했습니다.

「이중반전팬의 두께는 팬 2대분과 거의 같았습니다만, 그 이상의 풍량·정압을 얻을 수 있는 것을 체감할 수 있었습니다. 사양을 보면 풍량·정압의 높이는 알 수 있다 하지만 이 데모에서 실제로 이중반전팬 보고 한정된 공간에서 냉각 효율을 높이는 이미지를 가질 수 있었습니다.”(F씨)
이 이중반전팬은 회전 방향이 다른 2장의 팬을 동일 축선에 늘어놓는 것으로, 2대의 팬을 설치하는 것보다 훨씬 높은 풍량·정압을 확보할 수 있다는 것.
또한 다수의 서버에 도입 실적을 가지고 있어, 신뢰성의 면에서도 S사 스탭을 안심시켰다고 합니다.

상정한 이상의 풍량·정압을 순조롭게 클리어… 에너지 절약·저소음 성능도 업

이와 같이 「이중반전팬」의 유효성을 확신한 S사는, 프로토타입기에 있어서의 채용을 결정해, 차기 모델에 필요한 시스템 개요와 구성 요건등을 전한 후, 산요전기에 제안을 의뢰했습니다 했다.

의뢰를 받은 산요전기는 최적의 팬으로 "40mm 각 48mm 두께"모델을 소개. S사 스탭은 우선 그 구조에 놀랐습니다. 흡입구(전부)의 날개가 5장인데 반해, 토출구(후부)의 날개는 4장밖에 없습니다.

「담당자 씨는 40mm각의 팬에서는 이 구조가 가장 효율적으로 특성을 얻을 수 있다는 설명을 받았습니다. 냉각 팬의 프로로서의 오랜 경험을 느낀 순간이었습니다.」 개발부 설계 담당 G씨)

그리고 바로 납품된 팬을 프로토타입기에 실장해 온도 상승 시험을 했더니 기대한 이상의 냉각 효과를 얻을 수 있었습니다.
「순조롭게 요구를 클리어 할 수 있었으므로, 박자 빠졌다고 하는 것이 정직한 곳입니다. 또, 제출해 주신 각종 데이터에 의해 신뢰성의 면에서도 문제 없다고 알았습니다.」(F씨)

냉각 효과는 상정 이상이었기 때문에, 산요전기는 한층 더 소비 전력을 저감하기 위해 「PWM 컨트롤 기능 첨부」를 추천. 항상 필요한 최저한의 회전속도로 설정함으로써, 에너지 절약·저소음 성능도 12분에 채울 수 있었습니다.

최대풍량 약 51%, 최대정압 44% 업에 성공! 기대 이상의 실적

이렇게 S사는 무사히 차기 모델의 프로토타입기를 완성했습니다. 프로토타입기는 최대풍량은 약 51% 업, 최대정압 약 44% 업, 및 소비 전력의 저감에 의해, 기대 이상의 퍼포먼스를 발휘했습니다.

F씨는 이렇게 말합니다.
“이중반전팬을 채용함으로써 예상 이상의 냉각 효과를 얻을 수 있었습니다. 또한, 생각했던 것 이상으로 팬의 소비 전력과 소음을 억제할 수 있어 매우 만족하고 있습니다. 요건을 실현할 수 있었던 것은 산요전기의 지속적인 지원 덕분이라고 확신하고 있습니다.

몇 개월 후에 만을 가지고 출시된 S사의 신모델은 F씨 등의 기대대로 시장에서 호평을 받고 있습니다.

이중반전팬에 대한 자세한 내용은" 이중반전팬의 특징"도 참조하십시오.

게시일: 2019-01-13 00:00