공랭식 vs 수랭식 ASIC — 현대 마이닝 하드웨어가 냉각되는 방식

냉각이 ASIC 효율을 결정하는 이유

ASIC의 대표 스펙 — 스펙 시트에 "15 J/TH" 또는 "12 J/TH"로 인쇄된 숫자 — 는 칩 자체의 고유 속성이 아닙니다. 이는 칩이 설계 온도에서 유지될 때 달성하는 효율입니다. 다이 온도가 약 75–85°C를 넘어서면 펌웨어가 실리콘을 보호하기 위해 클럭 속도를 낮추기 시작하며, 벽면 소비전력은 거의 그대로인 채 해시레이트가 떨어집니다. 박스에 붙은 스티커는 변하지 않았는데 실제 효율은 나빠집니다.

지속 가능한 성능에는 지속 가능한 열 제거가 필요합니다. 입력된 전기 에너지의 거의 모든 줄이 열로 전환되므로, 3,500 W 마이너는 동시에 3,500 W 공간 난방기이기도 합니다. 이 열은 칩을 동작 범위 안에 유지할 수 있을 만큼 빠르게 박스에서 빠져나가야 합니다 — 서늘한 아침뿐 아니라, 수 주간 연속 부하가 걸린 뒤의 40°C 여름 오후에도 그래야 합니다.

냉각은 칩 밀도의 상한도 정합니다. 같은 섀시에 해시보드를 더 집어넣거나, 보드마다 칩을 더 올리는 일은 추가 발열을 빼낼 수 있을 때만 가능합니다. 시장에서 해시레이트가 가장 높고 J/TH가 가장 낮은 기기들이 거의 언제나 액체 냉각 방식인 이유가 바로 이것입니다. 밀도를 여는 열쇠는 다른 실리콘 공정이 아니라 열 예산이기 때문입니다.

공랭식은 어떻게 동작하는가

공랭식은 익숙한 패러다임입니다. 각 해시보드는 써멀 페이스트나 패드로 ASIC 칩에 부착된 알루미늄 히트싱크 사이에 자리합니다. 섀시 한쪽 끝에는 고정압 축류 팬 뱅크가 보드 스택을 가로질러 차가운 공기를 끌어들이고, 반대쪽 끝에서는 같은 크기의 팬 뱅크가 가열된 공기를 밀어냅니다. 전형적인 S21 급 공랭식 기기는 대략 1,500~3,000 CFM의 공기를 지속적으로 흘려보냅니다.

열은 흡입 온도와 부하에 따라 보통 40–50°C의 따뜻한 배기로 기기를 빠져나갑니다. 시설 규모에서는 이 기기들이 줄지어 배치되어 핫 아일에 공기를 보내고, 그 열기는 자연 통풍이나 기계 배기로 외부로 나갑니다. 카자흐스탄에 있는 저희 시설을 포함해 모든 대형 마이닝 창고 외벽에서 볼 수 있는 팬 월은, 흡입 온도를 낮게 유지하기 위해 뜨거운 공기를 충분히 빠르게 바깥으로 보내기 위한 것입니다.

공랭식은 정직한 공학입니다. 물리 원리가 명확하고, 고장 모드가 눈에 보이며, 드라이버를 든 기술자라면 현장에서 거의 모든 것을 고칠 수 있습니다. 단점은 공기가 평범한 냉매라는 점입니다. 부피당 비열이 물보다 약 4,000배 낮으므로, 같은 열을 흡수하려면 훨씬 큰 질량 유량이 필요합니다. 그 결과 팬 소음이 커지고 정압이 높아지며, 결국 무언가를 태우지 않고는 넘을 수 없는 밀도의 벽에 부딪힙니다.

수랭식은 어떻게 동작하는가

수랭식 ASIC은 히트싱크-팬 스택 대신 해시보드에 직접 볼트로 고정된 콜드 플레이트를 사용합니다. 보통 부동과 부식 억제를 위해 글리콜 함량 30~50%로 구성된 물-글리콜 쿨런트의 폐회로가 이 플레이트를 통해 펌핑되며, 칩의 열을 흡수해 단열된 퀵 커넥트 라인을 통해 기기 밖으로 운반합니다. 뜨거워진 쿨런트는 이후 외부 라디에이터, 드라이 쿨러, 또는 칠러 플랜트로 흘러 열을 대기로 방출한 뒤 식은 액체가 다시 마이너로 돌아옵니다. 기기 안에는 고 CFM 바람을 내보내는 내부 팬이 없고 쿨런트 루프만 있으므로, 마이너 자체는 거의 무음에 가깝게 동작합니다.

수랭식은 침수식 냉각과 동일하지 않습니다. 침수식은 해시보드 어셈블리 전체를 유전체 유체 탱크(단상 미네랄 오일 또는 2상 플루오로카본)에 담급니다. 수랭식은 쿨런트를 밀폐된 플레이트와 배관 내부에 가두고, 전자 부품은 건조한 상태로 유지됩니다. 두 방식 모두 같은 문제를 해결하지만, CAPEX도 다르고 서비스 프로파일도 다르며 고장 모드도 서로 다른 별개의 제품입니다.

소음은 사라지는 것이 아니라 자리를 옮길 뿐입니다. 수랭식 홀 내부에서는 수십 킬로와트를 소비하는 랙 옆에서도 일상적인 대화가 가능합니다. 예전에는 각 마이너 안에 들어 있던 팬과 압축기는 이제 외부 쿨링 플랜트에 집중되며, 작업 공간에서 더 멀리 배치할 수 있고 수백 개의 소규모 시스템이 아니라 하나의 시스템으로 최적화할 수 있습니다.

효율과 밀도 — 나란히 비교

가장 깔끔한 비교는 실리콘을 고정 변수로 두기 위해 같은 세대의 기기를 사용하는 것입니다. 공랭식 S21 Pro와 수랭식 S21 XP Hyd는 모두 Bitmain의 현세대 SHA-256 ASIC에서 파생된 제품입니다. 아래 차이는 거의 전적으로 열을 제거하는 방식에서 비롯됩니다.

20%의 효율 격차는 마케팅 문구가 아닙니다 — 같은 양의 BTC를 전기 20% 덜 쓰고 채굴한다는 뜻입니다. 기기 수명 전반에 걸쳐 이 차이가 누적되면, 해시 가격이 하락할 때 손익분기 곡선이 눈에 띄게 달라집니다. 밀도 수치는 더욱 인상적입니다. 하나의 수랭식 섀시가 공랭식 형제 모델의 해시레이트보다 두 배 이상을 출력하므로, 같은 규모의 시설에 필요한 랙 공간, 케이블, 바닥 면적이 모두 달라집니다.

NoxHash가 두 가지 패러다임을 병행하는 이유

저희는 공랭식 대 수랭식을 종교적 문제로 보지 않습니다. 저희 장비는 공랭식 쪽에 Antminer S21 Pro, WhatsMiner M60S, M66S를, 수랭식 쪽에 Antminer S21 XP Hyd, S21 Hyd를 혼합해 운영합니다. 중급 대여 플랜은 공랭식 장비에 매핑되고, 엔터프라이즈 플랜은 수랭식 랙에 배치됩니다. 하나로 표준화하는 대신 이렇게 나란히 운영하는 데에는 세 가지 이유가 있습니다.

카자흐스탄의 기후는 두 방식 모두에 선물입니다. 겨울철 외부 기온은 -15°C에서 -30°C 사이를 몇 달 동안 유지합니다. 공랭식 기기는 한 계절 내내 거의 공짜로 차가운 흡기를 얻습니다 — 외부 공기는 이미 칩의 안전 동작 온도보다 훨씬 낮기 때문에, 내부 팬은 거의 일하지 않아도 됩니다. 수랭식 기기도 이득을 봅니다. 칠러 플랜트는 훨씬 낮은 부하로 동작할 수 있고, 때로는 냉동 사이클을 완전히 우회하고 드라이 쿨러만으로 처리할 수도 있습니다. 두 열 설계 모두 같은 위도에서 스위트 스팟에 안착합니다.

다각화는 가동률을 지켜줍니다. 수랭식 홀에는 공랭식 홀에는 없는 단일 장애 지점이 있습니다 — 바로 칠러 플랜트입니다. 펌프가 고장 나거나 쿨런트 라인에서 누수가 발생하면, 격리와 수리가 끝날 때까지 많은 기기가 오프라인이 될 수 있습니다. 그 사이에도 공랭식 랙은 독립된 배기 인프라로 계속 가동됩니다. 반대도 마찬가지입니다 — 배기 팬 뱅크가 고장 나면 해당 핫 아일 구간이 뜨거워지지만, 다른 루프의 수랭식 기기는 영향을 받지 않습니다. 두 개의 열 설계 패러다임은 곧 두 개의 독립된 장애 도메인을 의미합니다.

공급과 세대 타이밍. Bitmain과 MicroBT는 새로운 세대의 공랭식과 수랭식 변종을 같은 가격에, 같은 주기로 출시하지 않습니다. 공랭식이 수랭식보다 6개월 먼저 출시될 때도 있고, 반대일 때도 있습니다. 혼합 장비를 운영한다는 것은 특정 SKU가 풀릴 때까지 기다리는 대신, 용량 확장에 먼저 맞는 쪽을 골라 도입할 수 있다는 뜻입니다.

집에서 수랭식을 돌릴 수 있을까요? 거의 확실히 불가능합니다

공랭식 ASIC은 작정한 홈 세팅에 가끔 들어가기도 합니다. 적절한 환기 경로, 240 V 회로, 운영자를 위한 귀마개가 갖춰진 차고나 전용 창고라면 S21 급 기기 한두 대는 돌릴 수 있습니다. 쾌적하지는 않아도 가능한 영역입니다. 기기는 동작에 필요한 모든 것을 포함해 배송됩니다.

수랭식은 다른 범주입니다. 수랭식 기기 자체는 아무것도 하지 못합니다 — 시스템의 절반일 뿐입니다. 마이너의 열 부하에 맞는 칠러나 드라이 쿨러(각 5–6 kW), 단열된 쿨런트 라인, 매니폴드, 쿨런트 유체, 누수 감지 시스템, 그리고 거주 공간이 아닌 외부 장비 설치 장소까지 필요합니다. 외부 냉각 장비 자체가 시끄럽기 때문에, 주거 환경에 설치하는 순간 "조용한 기기"라는 장점은 증발합니다. 배관은 사후 개조가 불가능합니다. 공랭식 S21 Pro에 콜드 플레이트를 볼트로 얹는다고 수랭식으로 바뀌지 않습니다. 해시보드와 섀시가 물리적으로 다른 제품이기 때문입니다.

이것이 클라우드 대여 서비스가 존재하는 구조적 이유입니다. 수랭식 효율 — 12 J/TH 계층 — 은 공유 칠러 플랜트를 수백 대에 걸쳐 분산 상각할 수 있는 시설 안에서만 경제적으로 도달 가능합니다. 개인 마이너는 어떤 합리적인 가격대로도 이 효율에 접근할 수 없습니다. 두 패러다임을 모두 운영하는 사업자에게서 해시레이트를 빌리는 것이, 소규모 참가자가 수랭식 수준의 J/TH를 체험할 수 있는 유일한 방법입니다.

대여자로서 이것이 의미하는 바

자주 묻는 질문

더 읽을거리: Bitmain 제품 페이지에서는 각 S21 세대의 공랭식과 수랭식 버전에 대한 전체 스펙 시트를 공개하며, Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index는 네트워크 전반의 효율 추정치를 발표해 장비의 냉각 선택이 전체 전력 소비를 어떻게 형성하는지를 보여줍니다.