▲ 열과의 전쟁터가 된 데이터센터. 이제 바람만으로는 부족하다.

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

두 가지 방식이 경쟁한다.

1. D2C (Direct-to-Chip): 현실적인 타협안

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

• 장점: 기존 데이터센터 구조를 크게 뜯어고치지 않아도 된다.
• 현황: 엔비디아(Nvidia)가 최신 블랙웰(Blackwell) 칩 등 고성능 라인업에 이 방식을 적극 도입하며 현재 시장의 ‘대세’가 됐다.

엔비디아 블랙웰 칩은 1개당 120kW의 발열을 낸다. 이건 가정용 에어컨 40대를 동시에 틀어놓은 것과 같은 열량이다. 공랭식으로는 절대 불가능하다. D2C가 유일한 현실적 해법이다.

2. 액침냉각 (Immersion): 급진적인 혁신

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

• 장점: 전력 효율 지수(PUE)가 1.0에 가까운 이론상 완벽한 냉각이다.
• 단점: 유지보수가 지옥이다. 부품 하나를 교체하려면 기름 범벅이 된 서버를 크레인으로 들어 올려야 한다.

현실적으로 D2C가 승자다. 하지만 장기적으로는 액침냉각도 틈새 시장에서 성장할 것이다. 중요한 건? 어느 쪽이 이기든 반드시 필요한 ‘소재’가 있다.

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D2C 핵심 소재: 200년 구리 장인 빌란트의 마이크로채널 기술

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

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 있다. 이것이 바로 ‘산업의 등락과 상관없이 꾸준히 갈 산업’이다.

D2C 시장이 성장할수록 빌란트 같은 구리 가공 기업의 수혜는 커진다. SK하이닉스가 HBM 시장을 독점하듯, 빌란트는 초정밀 구리 가공 시장을 독점한다.

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3M PFAS 규제와 쿨런트 시장의 지각변동

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

구분	2상 냉각	1상 냉각
원리	액체가 끓어 기체될 때 냉각	끓지 않는 액체 순환
핵심 이슈	PFAS 규제 직격탄	규제 자유로운 대체재

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

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

💡 Editor’s Note AI 인프라의 확장은 에너지와 열관리 솔루션 없이는 불가능하다. 이것은 일시적인 테마가 아니라 구조적인 변화다. 투자자의 시선: • 단기: 엔비디아 밸류체인에 묶인 D2C 관련 부품사 (펌프, 매니폴드, CDU) • 장기: 전력 효율 규제 강화로 빛 발할 액침냉각 및 친환경 쿨런트 기업 • 안전마진: 어떤 방식이든 필요한 고성능 열전도 소재(구리, TIM) 기업 개인적으로 D2C 시장은 2027년까지 연평균 35% 성장할 것으로 본다. 빌란트 같은 소재 기업에 주목하라.

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