[DIC 2025]④ "식혀야 산다", AI 시대 데이터센터의 생존 전략

[디지털데일리 이상일기자] AI와 고성능 컴퓨팅(HPC) 확산으로 데이터센터의 열관리 문제가 전 세계적으로 핵심 과제로 떠오르고 있다. 디지털 전환의 핵심 인프라인 데이터센터는 IT 장비의 랙 전력 밀도가 급격히 높아지면서 발열량이 크게 증가했고, 이에 따라 기존 공랭식 냉각만으로는 효율적이고 경제적인 운영이 점점 더 어려워지고 있다. 특히 전력 효율 개선과 탄소배출 저감 요구가 맞물리면서, 글로벌 데이터센터 업계는 냉각 효율 혁신에 집중하고 있다.

마켓엔텔 어드바이저 보고서에 따르면, 글로벌 데이터 센터 액체 냉각 시장은 2024년 약 30억1000만 달러 규모에서 2030년까지 연평균 21.7% 성장률(CAGR)을 기록할 전망이다. IT·통신 분야 데이터센터 구축 급증, 아시아 태평양과 중동 지역의 정부 디지털화 정책, 금융기관 데이터센터 증가 등이 주요 성장 동인으로 꼽힌다. 예를 들어 인도 정부는 마하라슈트라(Maharashtra) 지역 데이터센터 구축에 30억 달러 이상을 투자하며 액체 냉각 솔루션 수요를 촉진하고 있다.

현재 시장에서 가장 주목받는 기술은 액체 냉각(Liquid Cooling)과 액침 냉각(Immersion Cooling)이다. 액체 냉각은 냉각수를 칩이나 부품에 직접 공급해 열을 빠르게 제거할 수 있으며, 데이터센터의 전력효율지수(PUE)를 1.02~1.2까지 낮출 수 있어 고밀도 AI 랙 환경에 적합하다. 액침 냉각은 서버 전체를 절연 액체에 담가 기존 대비 최대 90%의 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다.

실제로 2025년 기준 전 세계 데이터센터의 약 30%가 액체 냉각 방식을 도입한 것으로 집계된다. 또한 서버 내부 CPU·GPU를 직접 냉각하는 콜드 플레이트(Cold Plate) 수요도 증가하고 있다.

이와 함께 스마트 HVAC 시스템과 하이브리드 냉각도 주목된다. AI 기반 제어를 통해 실시간으로 냉각 효율을 최적화하거나 공기식과 액체 냉각을 병행하는 방식으로, 고성능 컴퓨팅 수요와 에너지 절감 요구를 동시에 충족시키고 있다.

국내 데이터센터 사업을 영위하고 있는 주요 기업들도 이러한 글로벌 흐름에 발맞춰 다양한 냉각 방식을 적극 도입하고 있다. SK그룹은 그룹 차원에서 차세대 액체 냉각 기술을 육성하고 있는데, SK텔레콤을 중심으로 직접 액체 냉각, 수조형 액침 냉각, 정밀 액체 냉각을 동시에 검증 중이며, SK엔무브는 자체 플루이드 설계 역량을 활용해 글로벌 시장 공략에 나서고 있다.

KT는 배관 연결이 필요 없는 독립형 액침 냉각 기술을 적용해 공기식 대비 서버실 전력 소비를 크게 절감했고, 직접 칩 냉각(D2C)과 CFD 시뮬레이션을 접목해 서버 열 관리 최적화를 연구 중이다. 삼성SDS는 동탄 데이터센터에서 액침 냉각 개념검증을 성공적으로 마치고 상용화를 추진하면서 냉각 전력 소비를 약 30% 절감했으며, 관련 특허 출원으로 기술 경쟁력을 확보했다.

LG CNS는 공기식과 액체식을 결합한 하이브리드 냉각 시스템을 도입해 GPU 팬 다량 사용으로 발생하는 고발열 문제를 효과적으로 제어하고, 고효율 펌프와 누수 감지 센서를 적용해 안정성과 안전성을 강화했다. 엠피리온 디지털은 칩 다이렉트 냉각과 액침 냉각을 병행해 고밀도 랙 환경에서 안정적인 열 관리를 구현하는 동시에, 층고를 7미터 이상으로 설계해 대류 효과를 극대화함으로써 냉각 효율을 높이고 있다.

이처럼 국내외 주요 기업들은 직접 칩 냉각, 액침 냉각, 하이브리드 냉각 등 첨단 기술을 실제 데이터센터 현장에 적용하며 글로벌 시장에서 앞서 나가기 위한 경쟁력을 강화하고 있다.

한편 국내 데이터센터 냉각 시장은 2025년 현재 약 1조 원 규모에서 2035년 약 97조 원까지 성장할 것으로 전망되며, 글로벌 데이터센터 시장은 2024년 약 1384억 달러(약 187조 원)에서 2032년 약 4424억 달러(약 597조 원)로 확대될 것으로 예상된다.

지역별로는 북미에서 구글, 아마존, 마이크로소프트 등 글로벌 IT 기업들이 대규모 데이터센터 구축에 나서면서 액체 냉각 수요가 폭발적으로 늘고 있다. 아시아 태평양 지역은 한국·중국·인도를 중심으로 5G 확산과 정부 디지털 인프라 투자에 힘입어 고성장이 예상된다. 중동, 아프리카, 유럽, 남미 역시 정부와 민간기업의 디지털화 전략을 통해 시장 확대가 진행되고 있다.

최근 데이터센터 업계는 냉각 효율뿐 아니라 친환경 전략에도 속도를 내고 있다. 재생에너지·배터리(ESS) 연계 운영, 폐열 재활용, 그리고 그린 데이터센터 구축이 함께 추진되고 있으며, 이는 침지 냉각 등 저전력·고효율 기술 확산과 맞물려 ‘환경 경쟁력’으로 이어지고 있다.

전문가들은 향후 데이터센터 경쟁력이 단순한 인프라 규모가 아니라, 얼마나 효율적으로 열을 관리하고 친환경 가치를 담보할 수 있느냐에 달려 있다고 진단한다. 결국 AI 시대 데이터센터의 미래는 액체 냉각 기술과 같은 혁신적 열관리 솔루션의 확산에 달려 있으며, 글로벌 시장 성장세는 이를 뒷받침하는 강력한 증거가 되고 있다.

한편 이러한 가운데 디지털데일리는 창간 20주년을 맞아 오는 9월 18일 여의도 전경련회관 컨퍼런스센터 다이아몬드홀에서 제3회 DIC (Digital Daily Industry Conference) 2025를 개최한다. 이번 행사의 주제는 “지속가능한 AI 시대를 위한 저전력 인프라 혁신 – 데이터 폭증 시대, 생존을 위한 인프라 리디자인”이다. 행사에는 NHN클라우드, KT, 엠피리온디지털을 비롯해 인텔, 퀄컴, 삼성디스플레이, LG전자, LG에너지솔루션, SK텔레콤 등 주요 기업이 참여해 데이터센터 전력 효율화, 냉각 기술, 친환경 에너지, AI 인프라 전략 등을 발표할 예정이다.

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