AI 데이터센터 ‘열’ 병목, 실험실 다이아몬드 냉각으로 풀리나

AI 데이터센터의 병목으로 꼽히는 ‘열’ 문제가 실험실 배양 다이아몬드로 돌파구를 찾고 있다. 우주용 열 관리 기술로 출발한 어카시 시스템즈가 엔비디아와 AMD GPU 서버에 다이아몬드 냉각 기술을 적용하며 AI 인프라 시장 공략에 속도를 내고 있다.

그래픽처리장치, 즉 GPU는 AI 연산 성능이 높아질수록 발열도 함께 커진다. 데이터센터 업계가 전력과 냉각, 공간 효율을 동시에 따지는 이유다. 어카시 시스템즈 공동창업자이자 최고상업책임자 파밋 수라나는 최근 더큐브 인터뷰에서 자사 실험실 배양 다이아몬드가 이 문제를 해결할 수 있다고 밝혔다.

수라나는 다이아몬드 조각이 얼음으로 열을 빠르게 전달하는 시연과 함께, 해당 소재가 지구상에서 가장 높은 열전도성을 가진 물질이라고 설명했다. 그의 말에 따르면 이 다이아몬드는 구리보다 약 5배 빠르게 열을 이동시킨다. 핵심은 GPU에서 발생한 열을 신속히 빼내 서버 성능 저하를 줄이고, 더 높은 집적도를 구현하는 데 있다.

‘공랭’과 ‘수랭’ 사이, 데이터센터의 현실 겨냥

어카시 시스템즈는 원래 위성의 태양 복사열을 관리하는 우주 산업 기술 기업으로 출발했다. 지금은 이 기술을 지상 AI 데이터센터로 확장하고 있다. 회사가 주목하는 고객군은 크게 ‘네오클라우드’ 사업자와 일반 기업이다. 네오클라우드는 빠른 증설과 즉각적인 성능 확보가 중요하고, 기업 고객은 기존 공랭 설비를 최대한 활용하면서 효율을 높이는 방안을 원한다.

현재 많은 데이터센터는 기존 공랭 인프라와 아직 완전히 자리 잡지 못한 수랭 전환 사이에 놓여 있다. 특히 유럽처럼 수랭 설비를 추가할 공간이 제한적인 지역에서는 여전히 공랭 시스템이 표준으로 남아 있다. 이 때문에 기존 시설을 뜯어고치기보다, 이미 설치된 서버와 전력 용량 안에서 더 많은 연산 성능을 끌어내는 기술 수요가 커지고 있다.

수라나는 데이터센터 사업자들이 결국 두 가지 지표를 본다고 짚었다. 하나는 ‘토큰당 비용’이고, 다른 하나는 데이터센터에서 확보하는 ‘와트당 매출’이다. 어카시 시스템즈는 GPU 냉각 효율을 높여 서버당 처리량을 늘리고, 같은 시설에서 더 많은 전력을 연산에 배분할 수 있도록 돕는다는 설명이다.

엔비디아·AMD GPU 적용 시작… 즉시 가동 가능한 용량이 경쟁력

어카시 시스템즈는 최근 엔비디아($NVDA)와 AMD($AMD) GPU를 탑재한 다이아몬드 냉각 서버 배치에 들어갔다. 수라나는 엔비디아의 블랙웰과 베라 루빈, AMD의 차세대 제품군 등 서로 다른 전력 특성을 가진 GPU마다 대응 방식을 달리하고 있다고 설명했다. 공랭과 수랭을 모두 아우르는 다중 해법을 준비하고 있다는 의미다.

이 회사의 강점은 단순한 서버 단위 투자수익률에 그치지 않는다. 네오클라우드와 기업 고객 입장에서는 신규 데이터센터를 짓거나 대규모 수랭 설비를 도입하기 전에, 비교적 빠르게 추가 연산 용량을 확보할 수 있다는 점이 더 중요하다. AI 수요가 급증하는 환경에서는 ‘지금 당장 쓸 수 있는 용량’ 자체가 경쟁력으로 통하기 때문이다.

월가 대형 은행으로부터 낮은 금리 조건의 자금 지원을 받은 점도 사업 확장에 힘을 보태고 있다. 냉각 기술이 단순한 부품 혁신을 넘어 AI 인프라 투자 흐름과 연결되고 있다는 뜻이다.

AI 인프라 경쟁, 결국 ‘열 효율’ 싸움

AI 데이터센터 시장은 더 많은 GPU를 더 좁은 공간에 배치하려는 ‘고집적화’ 경쟁으로 흘러가고 있다. 하지만 성능 경쟁의 이면에는 발열과 전력 한계가 있다. 이 문제를 해결하지 못하면 고가의 GPU를 들여와도 실제 운영 효율은 기대에 미치지 못할 수 있다.

이런 점에서 어카시 시스템즈의 실험실 배양 다이아몬드 기술은 단순히 신소재를 내세운 시도가 아니라, AI 데이터센터의 물리적 한계를 완화하려는 현실적 접근으로 평가된다. 수랭 전환이 장기 흐름이라 해도, 당분간은 기존 공랭 인프라를 어떻게 더 오래, 더 효율적으로 쓰느냐가 시장의 핵심 과제로 남아 있다. 결국 AI 인프라 시장의 승부는 GPU 성능만이 아니라, 그 성능을 안정적으로 받쳐주는 ‘열 관리’ 기술에서 갈릴 가능성이 크다.