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불타는 AI 엔진을 식혀라: 차가운 물길vs 깊은 바다

2026. 01. 27·By bomin0615
ETF24 Insight Tech-Investment Translator: Opal

불타는 AI 엔진을 식혀라:
차가운 물길(D2C) vs 깊은 바다(Immersion)

AI 혁명은 단순히 똑똑한 소프트웨어의 이야기가 아닙니다. 그것은 필연적으로 ‘에너지와 열(Heat)의 전쟁’을 동반합니다.

우리가 챗GPT에게 질문을 던질 때마다, 데이터센터의 심장인 GPU는 미친 듯이 연산을 수행하며 엄청난 열을 뿜어냅니다. 이는 마치 고성능 스포츠카 엔진이 과열되는 것과 같습니다. 이제 기존의 에어컨 바람(공랭식)으로는 이 뜨거운 열기를 감당할 수 없는 임계점에 도달했습니다.

오늘은 이 뜨거운 전쟁터에서 벌어지는 두 가지 냉각 기술의 패권 다툼(Architect), 그리고 그 뒤에서 조용히 웃고 있는 ‘소재와 부품의 진짜 수혜주(Heart)’들을 자본의 흐름(Money Flow)으로 추적해 봅니다.

💡 Opal’s Key Takeaways
  • Battle: 현실적인 ‘D2C’ vs 이상적인 ‘액침냉각’, 승자는 누구?
  • Heart: 어떤 방식이 이기든 필요한 소재, 독일의 ‘빌란트(Wieland)’를 주목하라.
  • Risk: 3M이 떠난 자리, PFAS 규제가 만든 ‘쿨런트(Coolant)’ 시장의 지각변동.

PART 1. The Battle: 쏘느냐, 담그느냐

데이터센터 서버 랙과 냉각 시스템의 모습

▲ 열과의 전쟁터가 된 데이터센터. 이제 바람만으로는 부족하다.

AI 반도체의 성능이 좋아질수록 전력 소모와 발열은 기하급수적으로 늘어납니다. 업계는 이제 ‘액체 냉각(Liquid Cooling)’을 선택이 아닌 필수로 받아들이고 있습니다. 전력망이 에너지 전환의 핵심이듯, 냉각 시스템은 AI 인프라의 핵심입니다.

1. D2C (Direct-to-Chip): 현실적인 타협안

비유하자면 ‘이마에 붙이는 쿨링 패드’입니다.
가장 열이 많이 나는 부품(GPU, CPU) 바로 위에 차가운 물이 흐르는 금속 판(Cold Plate)을 직접 부착합니다. 핀포인트로 열을 잡는 방식이죠.

  • 장점: 기존 데이터센터 구조를 크게 뜯어고치지 않아도 됩니다(호환성).
  • 현황: 엔비디아(Nvidia)가 최신 블랙웰(Blackwell) 칩 등 고성능 라인업에 이 방식을 적극 도입하며 현재 시장의 ‘대세(Mainstream)’가 되었습니다. SK하이닉스가 High-NA EUV로 미세 공정을 선점하듯, 냉각 효율화도 생존의 문제입니다.

2. Immersion (액침냉각): 급진적인 혁신

비유하자면 ‘냉수마찰 욕조’입니다.
전기가 통하지 않는 특수 용액(Coolant) 속에 서버를 통째로 ‘풍덩’ 담가버립니다. 팬(Fan)이 필요 없어 소음이 없고 전력 효율이 압도적입니다.

  • 장점: 전력 효율 지수(PUE)가 1.0에 가까운 이론상 완벽한 냉각입니다. 에너지의 지속가능성을 위해서는 궁극적으로 가야 할 길입니다.
  • 단점: 유지보수가 지옥입니다. 부품 하나를 교체하려면 기름 범벅이 된 서버를 크레인으로 들어 올려야 합니다. 초기 인프라 구축 비용도 막대합니다.

PART 2. The Heart: 변하지 않는 승자, ‘구리(Copper)’

투자자로서 우리는 “누가 이길까?”를 맞추는 게임보다, “누가 이기든 돈을 버는 기업”을 찾아야 합니다. 마치 전기차 배터리의 소재가 중요하듯, 냉각 시스템의 심장은 바로 구리입니다.

🔍 히든 챔피언: 빌란트(Wieland)

독일의 200년 된 비상장 기업 빌란트(Wieland)는 이 분야의 절대 강자입니다. 단순히 전선에 쓰이는 구리가 아닙니다.

  • 마이크로 채널(Micro-channel) 기술: 칩과 맞닿는 ‘콜드 플레이트’ 내부에는 머리카락보다 얇은 수로가 뚫려 있습니다. 반도체가 8nm 미세 패턴을 그리듯, 냉각판 내부도 초정밀 가공이 필요합니다.
  • 무산소동(OFC): 불순물이 0에 가까운 고순도 구리여야만 냉각수가 부식되지 않고 수십 년을 버팁니다.

엔비디아 칩을 누가 만들든, 서버 랙을 델(Dell)이 깔든 슈퍼마이크로가 깔든, 그 심장부의 열을 식히는 핵심 소재 기술은 이러한 특수 구리 가공 기업들이 쥐고 있습니다. 이것이 바로 ‘산업의 등락과 상관없이 꾸준히 갈 산업(Secular Growth)’입니다.

PART 3. The Risk: 3M이 떠난 자리와 PFAS의 역설

액침냉각이 꿈의 기술이라 불리면서도 주춤하는 가장 큰 이유는 ‘액체(Coolant)’ 그 자체의 문제 때문입니다. 여기서 환경 규제라는 거대한 장벽이 등장합니다.

구분 2상 냉각 (Two-phase) 1상 냉각 (Single-phase)
원리 액체가 끓어서 기체가 될 때 열을 식힘 (고효율) 끓지 않는 액체를 순환시켜 식힘 (안정적)
핵심 이슈 PFAS(영원한 화학물질) 규제 직격탄 규제에서 자유로운 대체재 부상

‘냉각수의 제왕’이었던 3M이 2025년까지 PFAS 생산 중단을 선언했습니다. 효율이 좋은 2상 냉각 방식은 치명타를 입었죠. 이 틈을 타서 ‘1상 냉각’ 시장이 급부상하고 있습니다.

이제 시장의 돈은 끓지 않는 안전한 기름, 즉 합성유나 식물성 오일을 만드는 기업들(SK엔무브, GS칼텍스, 쉘 등)로 흐르고 있습니다. 규제가 시장의 판도를 바꾼 전형적인 사례입니다. 배터리 시장이 새로운 소재를 찾아 진화하듯, 냉각유 시장도 새로운 친환경 소재로 재편되고 있습니다.

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* Reference: EPA PFAS Regulations (External Link)


🏁 에디터의 Final Thought

AI 인프라의 확장은 에너지와 열관리 솔루션 없이는 불가능합니다. 이것은 일시적인 테마가 아니라 구조적인 변화입니다.

투자자의 시선:

  1. 단기적: 엔비디아 밸류체인에 묶인 D2C 관련 부품사 (펌프, 매니폴드, CDU).
  2. 장기적: 데이터센터 전력 효율 규제가 강화될수록 빛을 발할 액침냉각 솔루션 및 친환경 쿨런트 기업.
  3. 안전마진: 어떤 방식이든 반드시 필요한 고성능 열전도 소재(구리, TIM) 기업.

기술의 변화는 빠르지만, 물리 법칙(열은 식혀야 한다)은 변하지 않습니다. 그 변하지 않는 법칙 위에 서 있는 기업을 찾으십시오.