데이터센터 액체 냉각의 2차 루프 내부 부식 관리는 냉각수(PG25/EG25 수용성 매체 또는 유전성 불소계 냉매)와 접촉되는 금속 표면(동 냉판, 알루미늄 지지대, 스테인리스 배관, 납땜 이음, 주철 펌프 하우징) 사이의 적합성, 전기화학적 부식, 그리고 퇴적물을 통제하기 위한 공학적 조치를 뜻합니다. 목적은 밀폐 2차 루프의 수질과 부식 억제제 농도, 이종 금속 간 절연을 허용 창 안에 유지하여 공식 부식, 갈바닉 부식, 바이오필름(MIC), 입자 때문에 냉판의 열저항이 오르거나 누수가 발생하는 것을 막는 데 있습니다.
TL;DR — 설계 근거는 GB/T 48023-2026와 OCP 2차 측 규범이며, 실제 조정 레버는 냉각수 조성, 수질, 그리고 금속 절연 설계입니다.
핵심 수치와 관리 한계
- GB/T 48023-2026(데이터센터 냉판식 액체 냉각)은 2026-07-30에 공표, 2027-02-01에 발효됩니다. 냉각수 한계치는 규범적 부속서 A에 담겼습니다.
- 전형적인 2차 루프의 접촉 금속은 5종: 동(T2/C11000), 알루미늄(6063/3003), 스테인리스(304/316L), 접합 재료(Sn-Ag-Cu 또는 무은 Sn-Bi/Cu-P), 펌프·팽창탱크의 주철 또는 엔지니어링 플라스틱.
- PG25는 프로필렌 글리콜 25% + 탈이온수 75%. 탈이온수의 전기전도도는 ≤ 5 μS/cm, 보충수 ≤ 600 μS/cm, 순환수는 pH 6.8–8.5에서 ≤ 2000 μS/cm.
- 정태 중량 손실은 ASTM D1384-24 / SAE J1034 / ASTM D3306(88 ℃, 336 h) 기준으로 판정: 접합 재료 ≤ 30 mg/년, 알루미늄 ≤ 30 mg/년, 동 ≤ 90 mg/년, 주철 ≤ 90 mg/년, 황동 ≤ 100 mg/년, 강철 ≤ 120 mg/년.
- Cu–Al 개방 회로 전위는 3.5% NaCl에서 약 0.60–0.75 V(SCE 기준). 음극이 크고 양극이 작은 형상에서는 공식 부식 속도가 3–10배로 증폭됩니다.
- 일반세균 수는 ≤ 1×10⁵ CFU/mL. 1×10⁴ CFU/mL을 넘으면 이소티아졸린(IT/CMIT) 100–200 ppm 충격 처리 후 바이오필름을 박리합니다.
- 냉판 미세 유로의 수력직경은 0.5–2.0 mm. NAS 1638 ≤ 7급(ISO 4406 약 15/13/10)을 유지하고, 300 μm 이상 입자는 막힘 위험을 크게 올립니다.
- PG25의 어는점·끓는점은 각각 약 −12 ℃와 약 104 ℃.
규격과 시험 방법
GB/T 48023-2026과 OCP 규범
GB/T 48023-2026은 냉판식 액체 냉각의 CDU·2차 배관·냉판·퀵커넥터를 체계적으로 다룬 첫 국가 권고 규격이며, 규범적 부속서 A에 2차 냉각수 요건과 시험 방법이 들어 있습니다. 그 이전의 업계 기준은 OCP의 DRC·SSLC 규범이었고, 2차 냉각수에 대해 pH·전기전도도·부식 중량손실·미생물·입자의 다섯 분류를 제시했습니다.
재료 적합성 시험
냉각수와 금속의 적합성은 ASTM D1384-24(유리 기구 정태 중량손실, 88 ℃, 168 h·336 h)로 측정하고 ASTM D3306 / SAE J1034의 금속별 한계로 판정합니다. 비금속 소재(EPDM/NBR/POM/PPS)는 ASTM D471의 부피 변화율과 경도 변화율로, 열 안정성과 산화 안정성은 ASTM D5525 / D6580으로 평가합니다. 항균성은 ASTM E2180 / ISO 22196, 균수 측정은 GB 4789.2를 따릅니다.
전기화학과 현장 모니터링
Cu–Al, Cu–스테인리스, 강–스테인리스 전지 쌍은 ASTM G71로 갈바닉 서열을 확인하고, ASTM G59 동전위 분극으로 공식 전위를 평가합니다. 현장 모니터링은 전기전도도(온라인)·pH(매주)·산화환원전위 ORP(매일)·균수(매월)·부식 시험편(분기) 다섯 항목으로 구성됩니다. CDU 측에는 0.2 μm 멤브레인 필터와 이온교환 수지를 두어 탈이온수의 전도도를 장기적으로 ≤ 5 μS/cm로 유지합니다.
냉각수와 수질 한계
한계값의 읽기
전기전도도, pH, 부식 억제제의 예비 알칼리도는 변화가 빠른 세 지표입니다. Cl⁻/SO₄²⁻에 의해 전도도가 오르면 외부 오염의 유입이고, Fe/Cu/Al 용존량이 늘면 활성 부식입니다. 조치가 다르므로 ORP와 함께 측정하십시오.
| 항목 | 값 / 단위 | 출처 |
|---|---|---|
| 탈이온수 전기전도도 | ≤ 5 μS/cm | SGS 데이터센터 액냉 지침 2026-08 |
| 보충수 전기전도도 | ≤ 600 μS/cm | GB 50050 / 실측 |
| 순환수 관리대 | pH 6.8–8.5에서 ≤ 2000 μS/cm | SGS 순환수 관리 |
| Ca/Mg/Cl 용존 양이온 | ≤ 300 mg/L | 현장 수질 요건 |
| 탁도 / 부유물질 | ≤ 10 NTU / ≤ 20 mg/L | 현장 수질 요건 |
| 일반세균 수 | ≤ 1×10⁵ CFU/mL (1×10⁴에서 처리) | GB 4789.2 / 현장 |
| ASTM D1384 접합재 / 알루미늄 | ≤ 30 mg/년 | SAE J1034 / ASTM D3306 |
| ASTM D1384 동 / 주철 | ≤ 90 mg/년 | SAE J1034 / ASTM D3306 |
| ASTM D1384 황동 / 강철 | ≤ 100 / 120 mg/년 | SAE J1034 / ASTM D3306 |
| Cu–Al 개방 회로 전위 | 0.60–0.75 V vs SCE (3.5% NaCl) | ASTM G71 갈바닉 서열 |
| PG25 어는점 / 끓는점 | 약 −12 ℃ / 약 104 ℃ | 냉각수 핸드북 |
| 미세 유로 수력직경 | 0.5–2.0 mm (대개 0.8–1.2 mm) | OCP DRC / SSLC |
| 입도 NAS 1638 / ISO 4406 | NAS ≤ 7 / ISO ≈ 15/13/10 | 현장 인수검사 |
이종 금속 갈바닉 부식과 면적 효과
갈바닉 전지 쌍의 선택
수명을 결정하는 것은 동 냉판과 알루미늄 지지대·퀵커넥터 하우징, 그리고 동과 스테인리스 배관의 쌍입니다. 동(부식 전위 ≈ +0.32 V vs SCE)과 알루미늄(≈ −0.35 V)의 전위차는 약 0.67 V이고, 액로가 이어지고 절연이 없으면 전도도 200–2000 μS/cm에서도 mA급 갈바닉 전류가 흐릅니다.
면적비 판정
음극이 크고 양극이 작은 구성이 가장 불리합니다. 동 냉판(음극) + 알루미늄 퀵커넥터 하우징(양극, 면적비 1:15 ~ 1:30)에서는 하우징에 12~24개월 안에 국부 공식과 천공이 발생할 수 있습니다. 대책은 세 가지. ①냉판과 지지대 사이에 나일론·PEEK·EPDM 절연 와셔를 둔다. ②알루미늄을 경질 양극산화(피막 20–25 μm)하거나 절연 에폭시 분체로 덮는다. ③하우징을 동 니켈도금이나 316L로 바꿔 전위를 맞춘다.
부식 억제제의 세 계통
- 규산염계: 알루미늄과 주철에 친화적이고 피막 형성이 빠르지만, 동 보호가 약하고 고경수에서는 스케일이 잘 생김. 목표는 SiO₂ 800–1500 ppm.
- 유기 카복실산계(OAT): 데칸산·2-에틸헥산산·서브린산의 염. 피막이 얇아 열전달 영향이 작고 Cu–Al–강에 적합. 냉판의 1순위.
- 복합 OAT(카복실산 + 몰리브덴산): Na₂MoO₄를 500–800 ppm 병용해 CDU 펌프 주철의 공식에 안전 여유를 확보.
- 주 처방에는 반드시 동용 패시베이터(BTA)를 함께 넣고, 소포제와 충격형 살균제를 곁들입니다.
수질 관리 운영 주기
CDU는 매주 점검, 매월 1회 전 항목 분석(pH·전기전도도·탁도·Cl⁻·SO₄²⁻·경도·균수·예비 알칼리도), 분기마다 부식 시험편(Cu·Al·강·접합재 각 2장), 6개월마다 냉판 ΔP와 분기 유량 편차를 확인합니다. 살균은 충격 방식으로 IT/CMIT 100–200 ppm을 12~24시간 유지한 뒤 전량 교환하거나 활성탄·수지로 흡착 제거합니다. 팽창탱크는 질소 실일로 0.02–0.05 MPa(게이지압)에 유지해 용존 산소를 3 mg/L 이하로 낮춥니다.
코팅과 표면처리의 적용 범위
냉각수 측의 피막
냉각수와 접촉하는 습윤 표면의 직접 코팅은 주된 방청 수단으로 권장하지 않습니다. 동 냉판의 미세 유로는 패시베이션과 부식 억제제로 지키는 것이 원칙이고, 유로 안에 피막을 두면 열저항이 오르는 한편 핀홀에서 음극 대·양극 소의 갈바닉 쌍을 만듭니다. 도료가 빛을 발하는 곳은 비작동 표면, 즉 랙 프레임, 알루미늄 지지대, 외부 배관, 팽창탱크 외벽, CDU 외함이며, ISO 12944의 실내 저식 C1–C2로 계통을 고르면 됩니다.
알루미늄 지지대의 절연
알루미늄 지지대와 퀵커넥터 하우징에는 ①경질 양극산화 20–25 μm + 실링을 하고 EPDM/PTFE 절연 개스킷을 병용하거나, ②무크롬 전환 전처리 + 절연 에폭시 분체 60–80 μm(부피저항 ≥ 1×10¹² Ω·cm)를 도포하는 두 루트가 효과적입니다. 동 냉판과 알루미늄 지지대의 접촉 계면은 반드시 전기적으로 끊고 기계적 체결만 남깁니다.
전형적 열화 양상과 판정 기준
진단 로직
증상은 금속과 위치로 구분해 읽습니다. 유로 입구의 청록 퇴적은 Cl⁻ 유래 동 공식, Cu–Al 접합부의 백색 솜 모양 잔사는 알루미늄의 갈바닉 부식, 납땜 주위의 회색 흑변은 저 pH에서의 틈 부식, 미끈거림과 국부 녹은 MIC, ΔP 상승은 입자, 적색 녹과 황색 물은 강에 대한 산소 공격의 신호입니다.
| 열화 | 외관 | 판정 임계 | 대처 |
|---|---|---|---|
| 동의 공식 | 유로 입구의 공식, 청록 퇴적 | Cl⁻ > 50 mg/L 또는 ORP > +400 mV | 액 교환 + 활성탄 + 수지, Cl⁻를 20 mg/L 미만으로 |
| 알루미늄 갈바닉 부식 | 접촉부의 백색 잔사, 국부 공식 | Cu–Al 전위차 > 0.5 V | EPDM/PEEK 절연 와셔, 양극산화 20–25 μm |
| 접합재 틈 부식 | 퀵커넥터 용접부의 회색 흑변 | pH 100 mg/L | pH를 8.0–8.5로, 무은 Sn-Bi 접합재로 변경 |
| MIC | 유로 벽의 미끈거림과 국부 녹 | 균수 > 1×10⁴ CFU/mL | IT/CMIT 100–200 ppm 충격 + 액 교환 |
| 입자 막힘 | ΔP 15% 이상 상승 / 유량차 10% 이상 | > 300 μm이고 NAS > 8 | 0.2 μm 필터 추가 + 역세척 |
| 용존 산소 부식 | 펌프 하우징 적색 녹, 수의 변색 | DO > 3 mg/L | 팽창탱크를 질소 실일 0.02–0.05 MPa(g) |
운영과 모니터링
최소 계장
최소 모니터링 구성은 전기전도도와 온도 온라인 계측, 매주 손 pH/ORP 측정, 매월 균수 칩, 분기 부식 시험편을 ASTM D1384의 중량손실 한계와 비교하는 것입니다.
액 교환 주기
예비 알칼리도 ≥ 6 mL, 균수 1×10³ CFU/mL 미만이 유지되면 대개 3~5년이 기준. 예비 알칼리도가 3 mL 미만으로 떨어지거나 안정 pH가 7.5를 밑돌면 주기를 절반으로 줄입니다.
자주 묻는 질문
자동차용 부동액을 그대로 넣어도 되는가?
권장하지 않습니다. 자동차용 냉각수는 규산염과 인산염 포장량이 높아(SiO₂ 2000–3000 ppm) 미세 유로를 막습니다. OAT형도 몰리브덴산·붕산 때문에 동이 변색되고 동용 BTA가 부족합니다. 2차 전용으로 PG25/EG25에 카복실산·BTA·소포제·살균제를 배합한 매체를 선택하십시오.
전기전도도 초과, 오염인가 부식인가?
ORP와 금속 이온 함량으로 구분합니다. Cl⁻/SO₄²⁻의 뚜렷한 상승은 외부 보충 오염(물·지문·세척 잔사), Fe/Cu/Al의 용존 증가의 부식 용출을 의심합니다. 오염이면 액 교환 + 수지, 부식이면 알칼리 보정 + 억제제 추가 + 시험편 재확인입니다.
동 냉판을 스테인리스 배관에 직결할 수 있나?
루프에 알루미늄이 혼재하지 않으면 가능합니다. Cu–스테인리스 전위차는 3.5% NaCl에서 약 0.2 V로 중간 강도이며, BTA와 카복실산으로 대체로 제어됩니다. 알루미늄을 더해 3원 전지를 이루면 알루미늄이 희생극이 되어 절연이 필수입니다.
억제제 없이 탈이온수만 사용해도 되는가?
권장하지 않습니다. 낮은 전도도는 스케일과 전류 경로를 지연시킬 뿐이며, 탈이온수는 배고픈 용매로 동의 자연 피막을 계속 녹여 금속 이온이 10–50 ppm 쌓이면 몇 주 안에 전도도가 200–500 μS/cm로 돌아옵니다. PG25/EG25 + 카복실산 + BTA가 최소 처방입니다.
냉각수 교환 주기는?
예비 알칼리도 ≥ 6 mL, 균수가 항상 1×10³ CFU/mL 미만이면 통상 3~5년. 예비 알칼리도가 3 mL 미만, 또는 안정 pH가 7.5 미만으로 떨어지면 18~24개월로 줄이고 수지 연마와 배관 예비 피막을 병행합니다.
최종 업데이트: 2026-10-08｜본 문서는 Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd.에서 B2B 기술 참고용으로 작성했습니다. 무역 조건은 EXW / FOB만 지원하며 소매판매·DDP·해외 창고 견적은 취급하지 않습니다.