삼일PwC "AI 경쟁 구도 GPU 확보에서 '열 관리'로…냉각, 핵심 인프라 부상"

(제공=삼일PwC)

AI 산업의 경쟁 구도가 그래픽처리장치(GPU) 확보에서 ‘열 관리’로 이동하고 있다. AI 데이터센터의 전력 소비와 발열이 급증하면서 ‘냉각’이 더 이상 보조 설비가 아닌, AI 인프라 경쟁력을 좌우하는 핵심 인프라로 부상하고 있다는 분석이다.

삼일PwC는 이러한 내용을 담은 '열을 잡는 자가 AI를 잡는다: AI 시대의 새로운 병목, 냉각 기술의 부상' 보고서를 발간했다고 19일 밝혔다. 보고서는 냉각이 AI 시대의 새로운 병목으로 떠올랐다고 진단하며, 냉각 산업의 구조적 변화와 글로벌 경쟁 구도, 한국 기업의 대응 방향을 제시했다.

보고서에 따르면 AI 데이터센터 경쟁력은 더 이상 GPU 보유량만으로 결정되지 않는다. 국제에너지기구(IEA)는 전 세계 데이터센터 전력 소비가 2024년 415TWh에서 2030년 945TWh 수준까지 증가할 것으로 전망하고 있다. AI 서버의 전력 밀도와 발열이 급증하면서, 전력과 공간을 얼마나 효율적으로 활용하느냐가 데이터센터의 경쟁력을 가르는 관건이 됐다.

냉각 기술은 동일한 전력과 공간으로 더 많은 AI 연산을 가능하게 하는 이른바 '레버리지 기술'로 평가된다. 열을 제어하는 능력이 곧 컴퓨팅 능력으로 직결되기 때문이다. 글로벌 데이터센터 냉각 시장은 2026년 210억 달러에서 2034년 544억 달러 규모로 연평균 12.6% 성장할 전망이며, 그중 액침냉각은 연평균 24%를 웃도는 성장률로 시장을 이끌 것으로 예상된다.

이러한 성장의 배경에는 냉각 기술 자체의 전환이 있다. 열 전달 능력이 낮은 공기에 의존하는 기존 공랭식이 고성능 AI 서버의 발열을 감당하지 못하고 물리적 한계에 도달하면서, 칩에 냉각판을 직접 밀착시키는 액랭식(D2C)과 서버 전체를 특수 용액에 담그는 액침냉각이 대안으로 부상했다. 두 방식 모두 공랭식보다 에너지 효율이 월등히 높아, 초고밀도 AI 데이터센터의 입지와 확장성을 좌우하는 필수 기반으로 자리 잡고 있다.

보고서는 냉각산업의 가치가 장비 판매에서 통합 운영 플랫폼으로 이동하고 있다는 점에도 주목했다. 글로벌 시장에서는 버티브(Vertiv), 슈나이더 일렉트릭(Schneider Electric), 존슨 콘트롤즈(Johnson Controls) 등이 검증된 기술을 인수합병(M&A)으로 확보하는 동시에 엔비디아(NVIDIA)와의 공식 레퍼런스 파트너십을 통해 업계 표준을 선점하고 있다. 나아가 수처리 기업 에코랩(Ecolab)이 쿨아이티(CoolIT)를, 전력 관리 기업 이튼(Eaton)이 보이드 서멀(Boyd Thermal)을 각각 조 단위 규모에 인수하는 등 인접 산업의 기업까지 이 시장에 뛰어들면서 냉각산업은 AI 시대의 대표적인 성장산업으로 평가받고 있다.

국내 기업들도 인접 산업의 강점을 발판으로 시장에 진입하고 있다. SK엔무브는 윤활유·기유 기술을 액침냉각용 절연유로 전환해 SK텔레콤 데이터센터에 상용 1호를 공급하고 글로벌 기업 GRC에 지분을 투자했으며, GST는 자체 개발한 액침냉각 기술로 상용 1호 납품에 성공했다. 삼성전자는 유럽 최대 공조업체 플렉트(Fläkt)를 인수했고, LG전자는 무급유 터보 칠러 등 HVAC 기술로 사업을 확대하고 있다. 다만 보고서는 “이들 대부분이 실증·초기 상용화

단계에 머물러, 글로벌 선도 기업 대비 시스템·플랫폼 역량과 엔비디아 공급망 등 표준 생태계 편입이 미흡하다”고 지적했다.

이에 보고서는 한국 기업들이 글로벌 선도 기업과 정면 승부하기보다 특정 기술 영역에서 전문성에 집중한 뒤 글로벌 파트너십을 확대하는 이른바 '니치 투 얼라이언스(Niche-to-Alliance)' 전략이 필요하다고 제언했다. 아울러 정부 차원에서도 액침냉각 인허가 체계 정비와 국가 인증센터 설립, 연구개발(R&D) 투자, 글로벌 외교 지원 등을 통해 기업이 활동할 기반을 마련해야 한다고 덧붙였다.

서용태 삼일PwC AI 데이터센터 플랫폼 리더(파트너)는 "냉각은 전력비를 절감하는 효율화 수단일 뿐 아니라 동일한 전력·공간 인프라 내에서 더 많은 GPU와 AI 서버를 수용할 수 있게 함으로써 데이터센터의 AI 연산 능력과 확장성을 좌우하는 전략 기술"이라며 "향후 2~3년은 글로벌 냉각 표준이 형성되는 결정적 시기인 만큼, 한국도 인접 산업의 강점을 살려 글로벌 표준 생태계 편입을 서둘러야 한다"고 강조했다.