'액침냉각' 기술, 전기차 업체들도 주목하는 이유 [더인베스트 프리미엄]

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최근 반도체 업계에서 '액침냉각' 기술이 주목받고 있습니다. 액침냉각은 많은 열을 발생시키는 데이터센터에서 마더보드 등을 액체에 담가 열을 식히는 기술인데요. 전력 사용량도 적고, 효율적이라고 알려져 있습니다.

그런데 액침냉각 기술이 향후 에너지저장장치(ESS), 전기자동차 배터리 등에도 확대될 조짐이 보입니다. 특히 리튬이온 배터리의 열폭주 전이를 방지할 유일한 솔루션이 될 수 있을 것으로 전망되는데요. 이에 따라 관련 액침냉각 기술을 보유한 업체들을 주목할 필요성이 생기고 있습니다.

-세계가 주목하는 액침냉각 기술이란
-국내 액침냉각 기술력 보유 기업들은
-전기차에선 액침냉각이 어떻게 쓰일까

◇ 세계가 주목하는 액침냉각 기술이란

국제에너지기구(IEA)에 따르면, 2026년 세계 각국의 데이터센터에서 사용될 전력은 최대 1050테라와트시(TWh)로 2022년 460TWh 보다 2.28배 늘어날 전망입니다. 인공지능(AI) 산업의 발전 때문인데요. AI 시대 필수 시설인 데이터센터가 ‘전기 먹는 하마’라고 불릴 정도로 전력 소모량이 크기 때문입니다.

IEA는 챗GPT의 개발사 오픈AI는 'GPT-3' 모델을 훈련시키는 데 1300MWh의 전력을 사용하는데, 이는 미국 130가구가 연간 소비하는 전력량이라고 짚었습니다.

데이터센터 평가·인증 기관 업타임인스티튜트는 전 세계 전력 사용량에서 AI가 차지하는 비중이 현재 2%에서 2025년 10%로 늘어난다고 예측했습니다. 미국 AI 스타트업 허깅페이스와 카네기멜런대 연구진의 공동 연구에 따르면 멀티모달 AI가 텍스트를 요약·생성하는 AI보다 많게는 58배까지 전기를 더 사용하는 것으로 나타났습니다.

특히 전력 소모량이 큰 부분은 '열 관리'입니다. AI의 연산은 데이터센터 서버에서 이뤄집니다. 기하급수적으로 늘어나는 연산 수요는 서버의 발열 문제를 촉발했습니다.

그런데 기존의 냉각시스템은 바람을 이용해 뜨거운 공기를 배출하고 차가운 공기를 공급해주는 방식이 주를 이뤘습니다. 하지만 이는 냉각시스템을 돌리기 위한 추가적인 인프라 구축이 또 필요해, '배 보다 배꼽이 더 큰' 비효율을 야기했습니다. 뜨거워진 서버를 식히는 데만 데이터센터 전체 전력의 40%가 사용되고 있기 때문입니다. 이를 냉각시키기 위한 대책이 데이터센터 운영의 핵심과제로 떠오르게 됐습니다.

이에 따라 최근에는 ‘액침냉각 방식’이 주목받고 있습니다. 데이터센터의 서버 자체를 전기가 흐르지 않는 특수 용액에 통째로 넣어 식히는 방법입니다. 공기나 물로 열을 식히는 기존 방식보다 최대 10분의 1 수준까지 전력 소모와 운영 비용을 낮출 수 있다는 평가를 받고 있습니다. 데이터센터 운영 전력의 4% 정도만으로 냉각이 가능해질 것이란 의미인데요, 엔비디아가 최근 차세대 AI 서버에 액침냉각 기술을 활용하겠다고 밝혔습니다.

◇ 국내 액침냉각 기술력 보유 기업들은

국내에서는 액침냉각 기술에 가장 앞서 있는 곳으로 SK그룹이 꼽힙니다. SK이노베이션의 윤활유 자회사 SK엔무브는 2022년 3월 미국 액침냉각 스타트업 GRC에 2500만 달러(약 334억 원) 규모의 지분 투자를 하고 공동으로 기술을 진전시켜왔습니다. GRC의 설비와 SK엔무브의 특수냉각유(Thermal Fluids, ZIC-GC2)로 액침냉각 시스템을 구축했습니다.

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