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[Tech 스토리] '전기 먹는 하마' AI 데이터센터 효율화 열쇠 '냉각 기술'

기사입력 : 2025년01월26일 08:00

최종수정 : 2025년01월26일 08:06

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공랭식 대비 전력 사용량 30% 줄이는 액침 냉각 주목
액침 냉각 시장, 2032년 3조원 규모 성장 전망

기업들의 신기술 개발은 지속 가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술의 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 예측해볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)한' 기술 이야기를 술술 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 정승원 기자 = 이동통신사들의 탈통신 움직임이 빨라지고 있습니다. 5세대(5G) 통신 가입자수 성장이 정체되면서 통신이 아닌 다른 분야에서 성장동력을 찾겠다는 것입니다. 이통사가 찾고 있는 성장동력 중 대표적인 것이 인공지능(AI)입니다. 그 중에서도 특히 AI 데이터센터(AC DC)는 이미 인터넷데이터센터(IDC)의 수익성을 확인한 이통사들에는 선택이 아닌 필수로 자리매김하고 있습니다.

일반 데이터센터가 범용 연산 및 데이터의 저장과 관리를 목적으로 한다면 AI DC는 AI 학습 및 추론 작업 최적화를 목표로 합니다. 때문에 범용 연산에 유리한 중앙처리장치(CPU)보다는 AI에 특화된 고성능 전용 하드웨어 그래픽처리장치(GPU)를 사용합니다. 문제는 AI 연산으로 인해 높은 전력을 소모한다는 것입니다.

SK텔레콤이 지난달 30일 가산 AI 데이터센터(AIDC)를 개장하고 AI 클라우드 서비스인 'GPUaaS(GPU-as-a-Service)'를 출시했다. [사진=SK텔레콤]

국제에너지기구에 따르면 글로벌 데이터센터의 연간 전력 소모량은 2022년 460TWh에서 2026년 620~1050TWh까지 증가할 것으로 예상되고 있습니다. 하지만 데이터센터에 들어가는 전력량 자체를 줄이기는 쉽지 않습니다. 때문에 에너지 효율을 높이기 위한 방안이 필요합니다. 여기서 주목을 받는 것이 AI DC에 대한 특수 냉각 기술입니다.

우리가 컴퓨터나 스마트폰을 사용할 때도 중요한 것이 열을 식혀주는 '쿨러'입니다. 제대로 열을 식혀주지 않으면 발열로 기기가 제 성능을 발휘하지 못하거나 고장이 나게 됩니다. 마찬가지로 고성능 프로세서가 고밀도로 집적돼 있는 AI DC에서도 냉각 시스템이 중요합니다. GPU와 같은 연산장치들은 공급된 전력의 99%가 열에너지가 됩니다. 그렇기 때문에 AI DC는 일반 데이터센터에 비해 더 많은 열이 발생해 다양한 냉각 방식이 시도되고 있습니다.

기존의 데이터센터는 찬바람으로 열을 식히는 공랭식(Air Cooling) 냉각 방식을 사용합니다. 하지만 AI DC에서는 연산장치의 성능이 향상되고 발열 부하도 증가해 충분한 풍량을 확보하기 어렵습니다. 이에 공기보다 열 전달 효율이 높은 액체를 이용한 '수냉식 냉각'이 주목받고 있습니다.

수냉식 냉각에는 여러 유체를 사용할 수 있습니다. 그중 물의 열용량은 건조한 공기보다 4.23배 더 큽니다. 또한 같은 부피로 비교했을 때 물은 공기보다 약 784배나 무겁기 때문에 물의 열용량은 공기의 3316배가 됩니다. 수냉식 냉각 방식으로 이전보다 서버의 냉각 효율성과 운영 안정성을 향상시킬 수 있는 것입니다.

수냉식 냉각은 다시 냉각 블록을 GPU에 부착해 냉각수를 순환시키는 DTC(Direct-to-Chip)와 서버나 서버랙 자체를 비전도성 액체에 담그는 액침 냉각으로 나뉩니다. 액침 냉각은 공기가 지나갈 여유가 필요하지 않고 DTC처럼 냉각 블록을 부착할 필요도 없어 공간 활용에서 유리하다는 장점이 있습니다. 이에 액침 냉각은 공랭식 대비 전력의 사용량을 30% 줄일 수 있을 것이라는 분석도 나옵니다. 글로벌 액침냉각 시장 규모 2022년 3억3000만달러(4750억원)에서 2032년 21억달러(약 3조231억원)으로 확대될 것으로 전망됩니다. 10년간 연평균 21.5% 성장이 예상되고 있는 것입니다. 

미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대의 IT·가전 전시회 CES 2025에서 이러한 냉각 시스템이 관심을 받은 것은 AI 시대를 맞이해 당연해 보입니다. SK그룹은 이번 CES 전시관에서 AI 데이터센터를 핵심으로 다뤘습니다. AI 데이터센터 내 분산 발전원 설치를 통해 안정적·효율적으로 전력을 공급하는 기술(AI Power Operator), 액체를 활용한 발열 관리(액체 냉각) 등 SK의 에너지 솔루션을 선보였습니다.

LG전자 역시 마이크로소프트(MS)가 구축하는 데이터센터에 열관리 솔루션으로 주목받는 초대형 냉방기 '칠러(Chiller)'를 적용하기로 했습니다. LG전자와 MS는 구축하는 차세대 AI 데이터센터에 필수 기술인 열관리, 칠러 등에서 협업하며 지속 가능한 최적의 솔루션을 만들어 나간다는 계획입니다. 이외에도 GS칼텍스, 에스오일 등 정유업계도 액침냉각 시장에 뛰어들었습니다. 

기술의 발달로 AI DC에 대한 필요성이 커지고 있지만 데이터센터가 발생하는 탄소량도 늘어나고 있는 것이 현실입니다. 결국 AI 산업에서도 탄소중립과 함께 지속가능성을 빼놓고 이야기할 수 없습니다. 데이터센터에 대한 수요가 늘어날수록 냉각 기술 개발의 필요성도 커지게 될 것입니다. 향후 어떤 기술들이 추가로 개발되고 실제 상용화돼 지속가능한 AI 시대를 만드는 데 도움이 될지 주목됩니다.

액침냉각용 냉각수에 데이터센터 서버를 담근 모습. [사진=SK엔무브]

origin@newspim.com

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광복군, 일본군 무장해제 "항복사실 모르느냐? 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다. 우리는 그들에게 전의(戰意)가 없는 것을 보이기 위해 기관단총을 모두 어깨에 걸쳤다. 그러고도 만일을 위해서 각각 산개하면서 뛰어내리기 시작했다. 드디어 내 차례가 왔다. 몸을 날렸다. 아. 그때 그 바람 냄새, 그 공기의 열기, 아른대는 포플러의 아지랑이, 그리고는 아무것도 순간적이었지만 보이지 아니했다. 그러나 어쩐 일인가? 우리 주변엔 돌격 태세에 착검한 일본군이 포위하고 있었다. 워커 구두 밑의 여의도 모래가 발을 구르게 했다. 코끼리 콧대 같은 고무관을 제독총에 연결한 험상궂은 방독면을 뒤집어쓴 일본군이 차차 비행기를 중심으로 원거리 포위망을 좁혀오고 있었다. 너무나도 위험한 상황이었다. 이것이 그리던 조국 땅을 밟고 처음 맞은 분위기였다. 동지들은 눈빛을 무섭게 빛내면서 사주경계를 했다. 그러나 아직 기관단총을 거머쥐지는 아니했다. 여의도의 공기가 움직이지 않는 고체처럼 조여들어 왔다. 뿐만 아니었다. 타고 온 C46형 수송기로부터 한 50여m 떨어진 곳의 격납고 앞에는 실히 1개 중대나 되는 군인들이 일본도를 뽑아 든 한 장교에게 인솔되어 정렬해 있었다. 그 앞에는 고급장교인 듯한 자들이 한 줄 또 섰고, 장군 몇 명도 있는 듯했다. 그러나 무엇보다도 8월 18일 한낮의 그 뜨거운 여의도 열기가 우리를 더욱 긴장시켰다. 격납고 뒤에까지 무장한 군인이 대기하고 있었다. 중형전차의 기관포도 이쪽을 향하고 있었다. 환호하는 광복군. [사진= 국사편찬위원회] 비행장 아스팔트 위엔 한여름의 복사열이 그 위기의 긴장처럼 이글대고 있었다. 어느새 우리는 땀에 젖어 있었다. 기막힌 침묵이 십여 분이나 지났다. 그러나 그들은 어떤 행동도 취해 오지 않았다. 마침내 우리가 발걸음을 옮겼다. 우리는 일본군 고급 장교들이 늘어선 쪽으로 한걸음 씩 움직였다. 각자 산개, 조심하라! 누군가가 이렇게 나직하게 말했다. 서해 연안으로 비행기가 고도를 낮출 때 누군가가 유서를 쓰던 일이 이 순간 내 머릿속에서 상기되었다. 일본군 병사들은 우리가 다가서자 의외로 포위망을 풀 듯이 비켜섰다. 우리는 아직 기관단총을 어깨에 멘 그대로였다. 일본군이 길을 열어주자, 그들도 일본군 육군 중장을 선두로 한 장교단이 우리 쪽으로 오기 시작했다. 그가 바로 조선주차군사령관 죠오쯔끼(上月良夫)였다. 쬬오쯔기는 그의 참모장 이하라 소장과 나남 사단장과 참모들을 뒤로 거느렸다. 우리도 좌우로 벌려 섰다. 쬬오쯔기가 「나니시니 이라시따노?(무슨 일로 왔소?)」말문을 열었다. 퍽 야무지게 보였다. 우리는 말 대신 영등포 상공에서 뿌리다 남긴 선전 전단을 내밀어 주었다. 우리의 임무가 일본어와 우리말로 적힌 전단이었다. 거긴 또 우리가 이렇게 들어오게 된 사연도 적혀있었다. 우리는 한 장씩 그 전단을 다른 일본군 장교들에게 나누어 주었다. 쬬오쯔끼는 이를 받아 읽고, "일본은 정전만 한 상태이니 일단 돌아갔다가 휴전 조약이 체결된 다음에 재입국하라"라고 말했다. 그러면서 은근히 위협했다. 자기네 병사들이 꽤 흥분되어 있으니, 만약 돌아가지 않으면 그 신변 보호에 안전책임을 지기가 어렵다는 분위기라고 했다. 이에 이범석 장군이 "네 놈들의 천황이 이미 연합국에 무조건 항복한 사실을 모르느냐? 이제부터는 동경의 지시가 필요 없다는 것을 알아야 한다"라고 맞섰다. 그러나 쉽사리 양보하지 않았다. 옥신각신 말이 몇 번 건너 왔다 갔다. 갑자기 쬬오쯔끼는 한 일본군 대령에게 일을 처리하라고 지시했다. 그러면서 그는 동경서 손님이 오기로 되어 있어 마중을 나와 있던 참이란 말을 하고는 물러가 버렸다" 이범석 장군은 일본군 측에 "조선 총독을 만나 담판 짓겠다'라고 요구했으나 거절당했다. 일본군 무장해제 임무를 띠고 국내로 들어 온 '광복군 국내정진군'은 아무런 소득도 올리지 못한 채 다음 날 8월 19일 14:30분 여의도 기지를 이륙하여 중국으로 돌아갔다. 광복군은 미군정이 시작되고 나서 한참이나 지난 다음에 개인 자격으로 귀국할 수밖에 없었다. 조짐이 좋지 않았다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장   2025-09-29 08:00
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중국 전기차 주행거리 두배 증가 배터리 개발 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국이 에너지 밀도를 두 배 증가시킬 수 있는 전고체 배터리를 개발해 낸 것으로 나타났다. 중국 칭화(淸華)대학 화학공학과의 연구팀은 '음이온이 풍부한 용매화 구조 설계'를 개발해 냈으며, 이를 기반으로 불소 함유 폴리에테르 전해질을 성공적으로 만들어냈다고 중국 관찰자망이 30일 전했다. 해당 연구 성과는 논문 형식으로 국제 학술지인 네이처에 등재되었다. 연구진이 만들어낸 폴리에테르 전해질은 고체이며, 연구팀은 해당 전해질을 사용하여 전고체 배터리를 제작했다. 제작된 전고체 배터리는 604Wh/kg의 에너지 밀도를 기록했다. 이는 현재 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 150~320Wh/kg인 점을 감안하면 에너지 밀도가 두 배 이상 높아진 것이다. 동일한 무게의 배터리이지만 해당 전해질을 사용한 전고체 배터리는 두 배 이상의 전력을 충전할 수 있는 셈이다. 이론적으로 전기차의 1회 충전 주행 거리가 두 배 증가할 수 있게 된다. 현재 500km가량을 주행할 수 있는 전기차가 1000km를 주행할 수 있게 된다. 해당 전고체 배터리는 안전성 테스트도 통과하였다. 못을 박아도 화재와 폭발이 일어나지 않았다. 또한 120도의 높은 온도의 박스 안에 6시간 동안 방치되었지만, 연소나 폭발이 일어나지 않았다. 또한 500회 이상 충방전을 거치면서도 에너지 저장 용량은 안정적으로 유지되었다. 연구진이 만들어낸 전고체 배터리가 상용화된다면 많은 분야에서 활용이 가능해진다. 전기차의 주행 거리는 두 배 증가하며, 드론의 비행 거리도 두 배 증가하게 된다. ESS(에너지저장장치) 역시 부피당 저장 용량을 크게 끌어올리게 되며 ESS 소형화가 가능해진다. 칭화대 연구진이 개발한 전고체 전해질의 도식도 [사진=네이처 캡처] ys1744@newspim.com 2025-09-30 10:35
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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