전세계적으로 생성형 AI와 고성능 GPU, 대규모 언어모델(LLM)의 확산으로 데이터센터 전력 밀도와 발열 수준이 급격히 상승하고 있습니다. 국제에너지기구(IEA)는 데이터센터 전력 소비가 2030년 약 2배(945TWh)에 이를 것으로 내다봤으며, 주요 원인으로 AI 사용으로 인한 전력 소비 증가를 지목했습니다.
AI 확산이 키운 전력 부담, 냉각 해법은 액침
글로벌 데이터센터 표준 기관인 업타임 인스티튜트에 따르면, 일반 데이터센터의 서버 랙(서버가 설치된 한 칸)당 전력 소모는 여전히 7–10 kW 수준에 머물러 있습니다. 그러나 AI 연산과 고성능 컴퓨팅(HPC) 확산으로 20 kW 이상 고밀도 랙 도입이 늘고 있으며, 글로벌 컨설팅 법인 딜로이트는 일부 환경에서 랙당 전력 소모가 30 kW를 넘어 60 kW 이상에 이를 수 있다고 전망합니다. 국제에너지기구(IEA)는 데이터센터 전력의 약 40%가 냉각에 사용된다고 발표했으며, 이는 AI 확산 시대에서 냉각이 단순한 운영 요소를 넘어 인프라 설계의 핵심 변수로 부상했음을 보여줍니다.
이 가운데 주목받는 해법이 액침냉각(Immersion Cooling)입니다. 액침냉각은 서버 전체를 절연 유체에 직접 침지시키는 방식으로, 일반 냉각 방식 대비 열 흡수 효율이 뛰어나고, 구성 단순화, 소음 저감, 공간 활용 최적화 등의 부가가치를 제공합니다.
글로벌은 확산·실증을 넘어 경제성 설계로
미국과 유럽에서는 Microsoft, Meta 등이 차세대 냉각 기술 연구를 확대하고 있습니다. Microsoft는 액침냉각을 개념 검증(PoC) 단계에서 실제 운영 환경 테스트로 확장해 기술 신뢰성과 운영 안정성을 검증하고 있습니다. 업계 표준화 기구인 Open Compute Project는 서버 하드웨어, 냉각 유체, 운영 기준을 포함한 표준화를 병행하며 산업 확산의 제도적 기반을 마련하고 있습니다.
중국에서는 Alibaba가 단상 액침냉각을 적용해 전력 사용 효율 지수를 1.05–1.07 수준까지 낮추고, 전력 소비를 약 36% 절감했습니다. 또 하이난(산야) 해역에서는 해수 기반 수중 데이터센터가 상업 운용에 들어갔습니다. 이 방식은 전통적인 액침냉각과는 다른 구조지만, 침지형 냉각의 상업 운용 경험 자체가 대규모 환경에서도 실현 가능하다는 점을 보여주며, 장기적으로 액침냉각 확산 가능성에도 시사점을 줍니다.
데이터센터 냉각 시장 전반은 이제 기술 신뢰 확보 단계에서 벗어나고 있습니다. 주요 기업들이 실증을 통해 안정성을 확인한 이후에는, 경제성과 투자 대비 수익을 중심으로 한 구조 설계가 핵심 과제로 부상하고 있습니다. 이는 실험적 시도를 넘어 실제 운영 모델을 어떻게 구현할지에 초점이 옮겨가고 있다는 뜻입니다. 따라서 향후 확산 여부도 단순한 기술 가능성보다, 현실적이고 표준화된 설계·운영 모델을 마련할 수 있는지에 달려 있습니다.
국내는 기술은 확보했지만, 제도와 구조는 정비 중
국내 데이터센터 산업도 액침냉각을 도입할 기술 기반은 갖추고 있습니다. GS칼텍스는 국내 최초의 액침냉각유 Kixx Immersion Fluid S를 개발해 삼성전자, Supermicro, LG유플러스와 실증을 진행하고 있습니다. 그리고 GS칼텍스외에도 국내외 주요 데이터센터 및 윤활유 관련 업체들 역시 액침냉각기술의 냉각 효율과 안정성을 확인하는 실증을 이미 진행 중인 상황입니다.
다만 국내 액침냉각 확산은 두 가지 구조적 제약에 직면해 있습니다.
- 고인화점 규제: 한국은 냉각유의 인화점(불이 붙는 온도)을 250℃ 이상으로 요구하는 반면, 미국과 유럽은 100℃ 이하도 허용합니다. 이 차이로 인해 국내에서는 안전성이 강화된 특수 유체 개발이 필수적입니다.
- 운영·서비스 주체 분리: 국내 데이터센터 시장은 설비 운영자와 서비스 사업자가 분리된 구조가 일반적입니다. 이 경우 설비 투자와 운영 효율 개선의 인센티브가 직접 연결되지 않습니다. 이로 인해 신규 냉각 설비 도입 속도가 늦어질 수 있습니다.
따라서 국내 시장은 기술 역량 자체는 확보했지만, 제도적 기준과 사업 구조라는 이중 과제를 풀어야 본격적인 확산 단계로 나아갈 수 있을 것입니다.
액침냉각은 왜 윤활유 기업이 앞서가는가?
액침냉각 유체는 절연성, 고인화점, 산화 안정성, 점도 안정성, 장기 내구성을 동시에 충족해야 합니다. 이러한 요건은 단순한 성능 지표가 아니라, 전기적 안전 확보와 화재 위험 억제, 장시간 운용 시 성능 유지와 직결되는 조건입니다. 특히 데이터센터 서버, 전기차 배터리, ESS에서는 온도 변화와 장기 운전 환경에서도 화학적 안정성과 점도 유지가 필수적입니다.
이러한 특성은 윤활유 개발과 기술적으로 맞닿아 있습니다. 윤활유는 고온·고압·고부하 환경에서 안정성, 산화 억제, 점도 제어, 장기 내구성을 전제로 발전해 왔습니다. 윤활유 기업은 기존의 정제·첨가제 기술과 신뢰성 검증 체계를 액침냉각 유체 개발로 확장할 수 있습니다. 단순한 소재 공급자가 아니라, 산업별 요구를 충족하는 신뢰성 있는 냉각 유체 기술 공급자로 자리매김할 수 있는 이유입니다.
GS칼텍스의 국내 최초 액침냉각유, 기준을 충족하고 실증으로 검증하다
액침냉각 유체에는 절연성, 높은 인화점, 산화 안정성, 점도 안정성, 장기 안정성이 기본 요건으로 요구됩니다. 여기에 더해 시장 확산 단계에서는 안전성, 환경 규제 대응, 글로벌 표준 적합성, 실증 데이터 확보까지 충족해야 합니다.
GS칼텍스의 Kixx Immersion Fluid S 시리즈는 이러한 조건을 갖춘 국내 최초의 액침냉각유입니다.
- 안전성 확보: PAO 기반 합성유, 에스터, 바이오 원료를 조합해 인화점 250℃ 이상과 높은 절연성을 충족했으며, 데이터센터 화재 안전성과 장비 보호에 필요한 기준을 만족합니다.
- 환경 요건 충족: NSF 식품 등급 인증과 생분해성 요건을 만족해 국내외 ESG 규제 대응이 가능합니다.
- 장기 안정성 보장: 점도 유지와 산화 안정성을 확보해 장기간 운용 환경에서도 성능 저하를 최소화합니다.
- 표준 부합성: 업계 표준화 기구 OCP(Open Compute Project)의 요구 조건을 충족해 글로벌 서버 하드웨어와 호환성을 확보했습니다.
- 실증 사례 확보: 삼성SDS, Supermicro, LG유플러스와의 협력을 통해 냉각 효율성과 서버 안정성을 실증했습니다. 이는 기술 개발을 넘어 실제 운영 데이터를 기반으로 신뢰성을 입증한 사례입니다.
이러한 조건과 실증을 통해 GS칼텍스는 신뢰성과 규제 대응력을 기반으로 액침냉각 시장에서 입지를 확고히 하고 있습니다.
기술을 넘어 구조 설계가 경쟁력을 결정한다
액침냉각은 전력 효율과 공간 활용을 개선하고, 장비 수명과 탄소 관리까지 좌우하는 차세대 열관리 기술입니다. 데이터센터를 넘어 모빌리티와 에너지 산업으로 확장되며, 앞으로 열관리 시장의 핵심 축으로 자리 잡을 전망입니다. 확산 가능성은 열려 있지만, 시장 주도권을 결정하는 것은 단순한 기술 보유가 아닙니다. 난연성·안전성 검증을 포함한 규제 대응, 데이터센터와 배터리 설비를 아우르는 국제 표준 적합성, 장기 부하와 충방전 조건에서의 실증 데이터 확보까지 설계할 수 있는 구조적 역량이 필요합니다.
GS칼텍스는 윤활유 기술을 바탕으로 국내 최초 액침냉각유를 개발하고, 규제 대응·표준 적합성·실증 데이터 축적을 병행하며 다음 성장 국면을 준비하고 있습니다. 동시에 전기차 배터리, 급속 충전 인프라, 에너지 저장 장치(ESS) 등 미래 수요처와 연계한 특화 제품 개발도 추진하고 있습니다.
기술은 확보할 수 있지만, 구조적 설계를 주도하는 기업만이 향후 열관리 산업의 기준을 세우고 시장 확장의 주도권을 확보할 것입니다.
