인공지능 데이터센터, 뜨거운 서버를 식히는 '액침냉각유'의 등장

인공지능(AI) 기술의 발전과 함께 데이터센터의 규모와 성능이 빠르게 성장하면서, 서버에서 발생하는 막대한 열을 효율적으로 관리하는 것이 중요해지고 있습니다. 이러한 배경 속에서 '액침냉각유' 기술이 차세대 냉각 솔루션으로 주목받고 있습니다.

뜨거워지는 데이터센터, 왜 액침냉각이 필요한가?
최근 인공지능 기술이 급속도로 발전하면서 대규모 데이터 처리와 복잡한 연산이 필요한 AI 데이터센터의 수요가 폭발적으로 증가하고 있습니다. 이러한 데이터센터는 고성능 서버를 24시간 가동하며 엄청난 양의 열을 발생시킵니다. 기존에는 주로 공기를 이용한 '공랭식'이나 물을 이용한 '수랭식' 냉각 방식이 사용되었지만, AI 서버의 발열량이 워낙 커서 기존 방식으로는 한계에 부딪히고 있습니다 [2, 3].
이러한 문제점을 해결하기 위해 서버 전체를 전기가 통하지 않는 특수 액체(액침냉각유)에 직접 담가 열을 식히는 '액침냉각' 기술이 떠오르고 있습니다. 액체는 공기보다 열전도율이 훨씬 높아 더 효율적으로 열을 흡수하고 배출할 수 있기 때문입니다 [2, 3]. 이는 데이터센터의 에너지 효율을 높이고 운영 비용을 절감하는 데 큰 도움이 됩니다.

액침냉각유, 어떻게 서버의 열을 식힐까?
액침냉각은 크게 '단상 액침냉각'과 '2상 액침냉각'으로 나뉩니다.
* 단상 액침냉각: 서버를 비전도성 액체에 완전히 담그면, 서버에서 발생하는 열이 액체로 전달됩니다. 열을 흡수하여 온도가 높아진 액체는 순환 장치를 통해 외부 열교환기로 이동하여 열을 방출하고, 다시 냉각된 상태로 서버가 담긴 용기로 돌아와 열 흡수 과정을 반복합니다. 이 방식은 액체가 냉각 과정 동안 액체 상태를 유지합니다 [2].
* 2상 액침냉각: 서버를 끓는점이 낮은 비전도성 액체에 담그면, 서버의 열로 인해 액체가 기화(증발)됩니다. 이 과정에서 액체가 기체로 변하면서 많은 양의 잠열(숨은 열)을 효율적으로 제거합니다. 기화된 증기는 용기 상단의 응축기에서 다시 액체로 응축되어 중력에 의해 서버가 있는 곳으로 떨어져 재순환됩니다. 이 방식은 상(액체-기체) 변화를 통해 더 높은 냉각 효율을 제공할 수 있습니다 [2].
액침냉각유는 일반적인 윤활유와는 달리, 서버에 직접 닿아도 안전하며 전기가 통하지 않는 특수 성분으로 이루어져 있습니다. 이러한 특성 덕분에 서버 고장이나 누전 위험 없이 안정적인 냉각이 가능해집니다 [2, 3].

액침냉각의 장점과 시장 동향
액침냉각 기술은 기존 냉각 방식에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있습니다.
첫째, 뛰어난 냉각 성능과 에너지 효율성입니다. 액체는 공기보다 열전도율이 월등히 높아 더 적은 에너지로 더 많은 열을 제거할 수 있습니다. 이를 통해 데이터센터의 전력 소비를 최대 30% 이상 줄일 수 있으며 [3], 탄소중립 달성에도 기여할 수 있습니다.
둘째, 공간 효율성입니다. 액침냉각 시스템은 공랭식 대비 더 작은 공간에 고밀도 서버를 배치할 수 있어 데이터센터의 공간 활용도를 높일 수 있습니다 [3].
셋째, 소음 감소 및 안정성 향상입니다. 팬을 이용하는 공랭식에 비해 소음이 적고, 외부 오염물질로부터 장비를 보호하며 화재 위험을 크게 낮출 수 있습니다 [3].
이러한 장점들로 인해 글로벌 액침냉각유 시장은 빠르게 성장하고 있습니다. QYResearch 분석에 따르면, 글로벌 데이터센터용 액침냉각유 시장은 2024년 이후 연평균 21.2% 성장하여 2030년에는 약 9.7억 달러 규모에 도달할 것으로 전망됩니다 [4]. 3M, Syensqo와 같은 글로벌 기업들이 시장을 주도하고 있으며, 국내에서는 SK엔무브, GS칼텍스, HD현대오일뱅크 등 정유업계가 액침냉각유 시장에 적극적으로 진출하며 새로운 성장 동력을 확보하고 있습니다 [1, 4, 5]. 특히 GS칼텍스는 LG유플러스의 데이터센터에 액침냉각유를 공급하며 실증 사업을 시작하는 등 국내 시장에서 보폭을 넓히고 있습니다 [1, 5].

마무리
인공지능 시대를 맞아 데이터센터의 발열 문제는 피할 수 없는 과제가 되었습니다. 이러한 상황에서 액침냉각유 기술은 데이터센터의 효율적인 운영과 지속 가능한 성장을 위한 필수적인 솔루션으로 자리매김하고 있습니다. 국내 기업들의 활발한 연구 개발과 시장 진출은 미래 데이터센터 기술을 선도하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

참고 자료 (출처)
* [1] 제목: 열을 잡아라… 데이터 식힐 '액침냉각유' 뛰어드는 정유업계
   URL: https://v.daum.net/v/20250627001842540

열을 잡아라… 데이터 식힐 ‘액침냉각유’ 뛰어드는 정유업계

* [2] 제목: [기술리포트] AI 시대 데이터센터의 게임체인저, 액침냉각 기술의 모든 것 - kt cloud의 PoC 결과까지
   URL: https://tech.ktcloud.com/entry/2025-02-ktcloud-ai-cooling-poc-%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0%EC%84%BC%ED%84%B0-%EC%95%A1%EC%B9%A8%EB%83%89%EA%B0%81

[기술리포트] AI 시대 데이터센터의 게임체인저, 액침냉각 기술의 모든 것 - kt cloud의 PoC 결과까지

* [3] 제목: 액침냉각, 탄소중립시대의 열관리 기술
   URL: https://kinyu.blog/%EC%95%A1%EC%B9%A8%EB%83%89%EA%B0%81-%ED%83%84%EC%86%8C%EC%A4%91%EB%A6%BD%EC%8B%9C%EB%8C%80%EC%9D%98-%EC%97%B4%EA%B4%80%EB%A6%AC-%EA%B8%B0%EC%88%A0/

액침냉각, 탄소중립시대의 열관리 기술 - KINYU

* [4] 제목: [유망산업] 데이터센터 액침 냉각유, 시장규모 연 20%대 성장 전망 - 3M, Syensqo 주도 경쟁 구도 형성
   URL: https://contents.premium.naver.com/qyresearch/insight/contents/241005095004753uh

[유망산업] 데이터센터 액침 냉각유, 시장규모 연 20%대 성장 전망 - 3M, Syensqo 주도 경쟁 구도 형성

* [5] 제목: GS칼텍스, 삼성 이어 LG도 액침 냉각유 고객으로 확보
   URL: https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=37479

GS칼텍스, 삼성 이어 LG도 액침 냉각유 고객으로 확보 - 전자부품 전문 미디어 디일렉