뜨거운 서버를 식혀라! 데이터센터 냉각 솔루션과 미래 투자

오늘 아침 글에 미국 주식 급락 원인을 살펴보면서 MS의 데이터센터 이야기를 잠깐 했었는데, 이번 글에서는 데이터센터의 냉각 솔루션에 대해서 알아보겠습니다.

 

데이터센터는 서버의 고밀도 운영으로 인해 많은 열이 발생하며, 이를 효과적으로 냉각하는 것은 운영 효율성과 비용 절감에 매우 중요합니다. 아래에서 여러 가지 데이터센터 냉각 방식과 이를 적용하는 기업, 그리고 관련하여 수혜를 받을 수 있는 기업들을 정리하였습니다.

1. 공랭식 냉각(Air Cooling)

공기를 활용하여 데이터센터의 온도를 낮추는 방식으로 가장 널리 사용됩니다.

(1) CRAC (Computer Room Air Conditioner) 시스템

• 전통적인 데이터센터 냉각 방식으로, 공조기를 이용해 차가운 공기를 공급하고 더운 공기를 배출하는 방식입니다.
• 장점: 간단한 구조, 신뢰성이 높음.
• 단점: 전력 소모가 많고, 고밀도 서버 환경에서 효율이 떨어질 수 있음.

(2) Hot Aisle / Cold Aisle 배치

• 서버 랙을 배치할 때 차가운 공기가 흐르는 통로(Cold Aisle)와 뜨거운 공기가 흐르는 통로(Hot Aisle)를 구분하는 방식입니다.
• 장점: 효율적으로 공기를 순환시키고 냉각 성능을 높일 수 있음.
• 단점: 데이터센터 설계 단계에서 고려해야 하며, 구조적으로 한계가 있을 수 있음.

(3) 적용 기업 및 수혜주

• LG전자: 미국 대형 데이터센터에 냉난방공조시스템(HVAC)을 공급하며, 공랭식 냉각 시스템 분야에서 두각을 나타냄.
• 수혜주: LG전자 (데이터센터 냉각 시스템 공급 확대에 따른 주가 상승 기대)

 

2. 액체 냉각(Liquid Cooling)

공기 냉각보다 더 효과적인 열 제거가 가능하며, 데이터센터의 에너지 효율을 높이는 데 기여합니다.

(1) 직접 칩(Direct-to-Chip) 냉각

• 서버 내부의 CPU, GPU 등에서 발생하는 열을 직접 액체로 식히는 방식입니다.
• 물, 냉각수 또는 특수 유체가 사용되며, 열을 효율적으로 흡수하여 냉각 성능을 높일 수 있습니다.
• 장점: 열 제거 효율이 뛰어나며 공기 냉각보다 전력 소비가 적음.
• 단점: 누수 위험이 있으며, 기존 공랭식 시스템과 병행하여 운영해야 할 수도 있음.

(2) 침수 냉각(Immersion Cooling)

• 서버를 냉각 액체(Dielectric Fluid)에 완전히 담가 열을 제거하는 방식입니다.
• 화학적으로 안정적인 유체를 사용하여 전자 장비에 손상을 주지 않도록 설계됩니다.
• 장점: 고효율 냉각 가능, 팬을 사용할 필요가 없어 소음 및 전력 소비 감소.
• 단점: 초기 투자 비용이 높으며, 기존 데이터센터에 적용하기 어려울 수 있음.

(3) 적용 기업 및 수혜주

• 엔비디아(NVIDIA): 차세대 AI 가속기 '블랙웰'에 액체 냉각 방식을 도입하여 데이터센터의 전력 소모를 최대 28%까지 줄일 계획.
• 삼성물산: 국내 냉각기술 전문 기업인 데이터빈과 협업하여 액침냉각 시스템을 자체 개발.
• 삼성공조: 액체 냉각 방식으로 엔비디아 협업설이 돌며 상한가를 기록, 자동차 부품 제조기업이나 액침 냉각 분야 기술력으로 주목받고 있음.
• 기타: GST(반도체 및 디스플레이 제조 공정용 온도 조절 장비 제조), SK이노베이션, GS칼텍스, 에쓰오일(액침냉각 관련 특수 윤활유 개발 및 공급)

 

3. 자연 냉각(Free Cooling)

외부 환경을 활용하여 냉각 비용을 절감하는 방식으로, 주로 저온 지역에서 사용됩니다.

(1) 외기 냉각(Outside Air Cooling)

• 차가운 외부 공기를 데이터센터 내부로 유입하여 열을 방출하는 방식입니다.
• 공기 필터링을 통해 먼지와 습기를 제어하여 안정적으로 운영할 수 있도록 설계됩니다.
• 장점: 전력 소비가 적고 친환경적임.
• 단점: 온도와 습도에 영향을 받아 특정 기후에서만 효과적임.

(2) 적용 기업 및 수혜주

• 마이크로소프트(Microsoft): 해저 데이터센터 프로젝트 '나틱'을 통해 바닷물을 이용한 자연 냉각 방식을 실험.
• 수혜주: 현재 직접적인 수혜 기업은 한정적.

 

4. 냉매 기반 냉각(Refrigerant-Based Cooling)

냉매를 이용한 데이터센터 냉각 방식으로, 고효율의 냉각 솔루션을 제공합니다.

(1) 냉각 타워(Cooling Tower)

• 물을 이용해 열을 방출하는 방식으로, 냉각된 물이 데이터센터 내부의 공기 또는 액체 냉각 시스템으로 순환됩니다.
• 장점: 공기보다 높은 열 용량을 가짐.
• 단점: 물 사용량이 많으며 유지보수가 필요함.

(2) 적용 기업 및 수혜주

• 버티브홀딩스(Vertiv Holdings): 데이터센터 시설 공급업체로서, 냉매 기반 냉각 시스템을 포함한 다양한 냉각 솔루션 제공.
• 슈나이더 일렉트릭(Schneider Electric): 에너지 관리 및 자동화 솔루션의 글로벌 리더로, 데이터센터를 위한 냉매 기반 냉각 시스템 공급.
• 수혜주: 버티브홀딩스, 슈나이더 일렉트릭

 

5. 최신 기술 기반 냉각 솔루션 적용 기업 및 수혜주

(1) AI 기반 냉각 제어

• 머신러닝 및 AI 알고리즘을 활용하여 실시간으로 온도를 모니터링하고, 최적의 냉각 방식을 자동으로 조절하는 기술.

(2) 적용 기업 및 수혜주

• SK텔레콤: 액침냉각 전문 기업과 협업하여 AI 데이터센터에 액침냉각 기술을 도입.
• 삼성물산: 차세대 냉각시스템을 자체 개발하여 데이터센터 건설 분야에서 경쟁력 확보.
• 수혜주: 삼성물산

 

결론

데이터센터 냉각 기술 및 솔루션 시장은 데이터 저장 수요의 증가와 인터넷 보급률의 상승에 따라 빠르게 성장하고 있습니다. 2024년에는 약 212억 달러 규모로 평가되었으며, 2037년까지 약 1,351억 5천만 달러에 이를 것으로 예상되어 연평균 성장률(CAGR)이 15.1%에 달할 것으로 전망됩니다.

출처 : Research Nester

 

특히, 액체 냉각 시장은 2024년 약 31억 2천만 달러에서 2037년까지 약 472억 6천만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 이는 연평균 성장률 24.9% 수준으로 투자 관점에서 냉각 솔루션 기업에 주목해보면 좋을 것 같습니다.