차세대 냉각기술 액침냉각 상용화는 왜 늦어지나

1970년대 초 IBM 등 컴퓨팅 기업은 대형 메인프레임과 슈퍼컴퓨터를 위해 액침냉각 개념을 시험했지만, 비용과 유지보수 문제로 상용화에는 실패했다. IT 산업에서 액침냉각 기술 개발이 시작된 지는 사실상 50년이 넘은 셈이다.

기술이 시장의 관심을 다시 받게 된 계기는 2000년대 후반 데이터센터의 전력 효율 문제가 대두되면서다. 당시 비트코인 채굴기, 고성능 서버 등 발열이 심한 데이터센터를 중심으로 연구가 확대되기 시작했다. 여기에 2010년대 중반 마이크로소프트(MS), 구글, 알리바바 등 대형 클라우드 기업이 냉각액이 기화하면서 열을 제거하는 ‘2상 액침냉각’을 실험하면서 상용화의 첫 단추를 끼웠다.

그러나 오늘날 액침냉각 시장은 여전히 첫 단추만 끼워진 상황이다.

액체냉각이 활용되는 엔비디아 블랙웰 GPU 기반 서버 시제품. (사진=엔비디아)

엔비디아, 액체냉각 기술 도입...늦어지는 액침냉각 방식

19일 업계에서는 액침냉각 도입 지연의 이유로 엔비디아를 지목한다. 엔비디아가 액체냉각 방식을 도입한 반면, 액침냉각에는 인증을 주지 않기 때문이다.

AI데이터센터 냉각기술 업계 관계자는 “엔비디아가 본인들 GPU(그래픽처리장치)에 대한 액침 수명 보증 인증을 주지 않는다”며 “장기적으로 어떤 문제가 있을 지 모르니까 아직 보증을 못해주는 것 때문이 시장이 예상보다 늦어지는 것 같다”고 밝혔다.

이어 “액체냉각이 액침냉각보다 쿨링 용량이 좀 적은데, 엔비디아는 아직까지 액체냉각만으로 충분한 걸로 보고 있다”고 말했다.

아울러 경제적인 이유도 액체냉각 채택에 영향을 미쳤을 것으로 보인다. 서버 전체를 용액에 담구는 액침냉각은 전용 인프라가 필요하다. 기존 데이터센터 공조 시스템인 공랭 인프라를 이용할 수 없는 이유다.

지난달 미국 워싱턴 D.C에서 열린 '데이터센터월드 2025'에서 모델들이 AI 데이터센터 액체 냉각 솔루션인 냉각수 분배 장치(CDU)를 소개하고 있다. (사진=LG전자)

반면 액체냉각은 기존 공랭 인프라에 콜드플레이트를 부착하는 형태로 구현된다. 인프라를 처음부터 구축해야 하는 액침과 달리 기존 인프라를 활용할 수 있는 셈이다.

콜드플레이트는 고발열 부품의 열을 빠르게 흡수하고 액체(냉각수 등)을 이용해 외부로 방출하는 액체 냉각 방식의 열전달 장치다. 쉽게 말해 뜨거운 부품의 열을 금속판이 받아들이고, 그 열을 물 등 유체로 전달해 밖으로 빼낸다. 국내 업체 중에서는 LG전자가 콜드플레이트를 연내 상용화할 계획이다.

업계 관계자는 “액체냉각은 공랭식과 함께 활용되는데 이 때 액체 냉각이 80%, 공랭식이 20% 정도 비중으로 열을 떨어뜨린다”며 “소비 전력은 50대 50 정도”라고 설명했다.