인공지능(AI)의 급속한 확산과 함께 고열을 발생시키는 고밀도 시스템이 데이터센터 인프라에 전례 없는 부담을 주고 있다. 이에 따라, 공기 냉각 시스템의 한계를 뛰어넘는 새로운 방식으로 침지 냉각(Immersion Cooling) 기술이 주목받고 있다. 서버 전체를 특수 냉각유에 잠기게 하는 이 기술은 과열 문제를 근본적으로 제거하며 차세대 IT 환경의 지속가능성까지 고려하는 해법으로 부상하고 있다.

AI 연산이 고도화되면서 전통적인 공기 냉각 방식은 더 이상 효율적인 대안이 되지 못하고 있다. 미다스 임머전 쿨링(Midas Immersion Cooling)의 스콧 식밀러 CEO는 “GPU, ASIC 등 AI 특화 칩이 생성하는 열량은 기하급수적으로 증가하고 있으며, 랙 전력 수요가 100~200kW를 넘어서면서 공기 냉각만으로는 이를 제어할 수 없다”고 지적했다. 실제로 글로벌 데이터센터의 평균 전력사용효율(PUE)은 1.55 수준으로, 전체 에너지의 절반 이상이 냉각에만 소모되는 실정이다.

침지 냉각은 물리적 접촉을 활용해 열을 효과적으로 제거하는 방식이다. 식밀러 CEO는 “물 냉각은 섀시의 80%를 처리할 수 있지만, 침지 냉각은 서버의 모든 부위와 접촉하며 전체적인 온도 제어를 가능케 한다”며 “산화나 화학 반응 없이 깨끗하고 안전한 환경을 유지할 수 있으며, 구성 재료의 호환성도 탁월하다”고 덧붙였다.

이처럼 침지 냉각 기술은 물 사용량 감소에도 기여한다. 기존 증발식 냉각 시스템은 막대한 지하수를 사용하는 반면, 침지 냉각은 냉각유를 순환시켜 수자원 소비를 대폭 줄인다. 밸볼린 글로벌 오퍼레이션즈(Valvoline Global Operations)의 Z. 조지 장 R&D 부사장은 “우리는 파트너사와 협력해 AI 고열을 효과적으로 흡수하고, 시스템 전반과 완벽히 호환되는 냉각유를 설계하고 있다”고 설명했다.

한편, 하이퍼텍(Hypertec)의 한허청 고성능컴퓨팅 및 AI 제품 매니저는 해당 기술이 단순히 서버에만 초점을 맞추는 것이 아니라, 냉각유와 탱크, 호스, 연결 부위 등 모든 요소와의 통합적인 ‘생태계 구축’이라는 점을 강조했다. 그의 말에 따르면 침지 시스템은 초기 설계부터 각 부품 간 호환성과 장기 내구성, 화학적 안정성을 확보해야 성능 저하 없이 운영 가능하다는 것이다.

결론적으로, 침지 냉각은 전력 효율, 물 소비 절감, 환경적 지속가능성 측면에서도 기존의 냉각 인프라를 대체할 차세대 기술로 자리 잡고 있다. AI 구현이 점차 현실화되는 지금, 이러한 기술적 전환은 하드웨어 설계 전반에 큰 변화를 유도하며 새로운 산업 표준이 될 가능성이 높아지고 있다.