계산력이 "뜨거워질수록" 액체 냉각은 "차가워진다": 천억급 방열 혁명이 데이터센터를 재편하고 있다

2026년 9월 셋째 주, HUAWEI CONNECT의 스포트라이트가 어센드 960 슈퍼노드에 비출 때, 오랫동안 간과되어 온 한 가지 세부 사항이 흥미롭다. NPO 광엔진을 채택하고 4,096카드 규모까지 확장 가능한 이 플래그십 제품은 동시에 전액체 냉각 설계를 적용했다. 같은 날 바이두 스마트 클라우드는 톈치 슈퍼노드가 풀스택 국산화를 실현하고 6대 모듈 규격을 전면 개방했다고 발표했다. 그중 방열 모듈은 전원, 노드, 상호연결과 나란히 핵심 개방 영역으로 지정되었다.

이것은 우연이 아니다. 단일 캐비닛 전력이 수십 킬로와트에서 수백 킬로와트, 나아가 메가와트급으로 뛰어오르면서 전통적인 공랭은 물리적 한계에 도달했다. 액체 냉각은 한때 "선택 사항"으로 여겨졌던 방열 솔루션이었지만, 이제 계산력 인프라의 "필수 선택지"이자 "하드 임계값"이 되고 있다. 칩 제조사에서 서버 완제품 제조사, 데이터센터 운영자에서 냉각액 공급업체까지, "냉각"을 중심으로 한 천억급 산업 체인이 빠르게 형성되고 있다.

공랭의 벽: 방열이 계산력 확장의 병목이 될 때

과거 데이터센터는 주로 팬과 에어컨으로 "바람을 쐬어" 식혔다. 그러나 1만 GPU 지능형 계산 센터, 슈퍼노드 등 고전력 계산력 클러스터의 도입이 가속화되면서 칩 전력 소비는 계속 상승했고, 전통적인 공랭은 점점 더 버거워졌다. 손바닥 크기의 콜드 플레이트는 이제 2,000와트, 심지어 3,000와트의 방열을 담당해야 한다. 그것은 고전력 칩 표면에 밀착되어 액체 순환을 통해 끊임없이 열을 빼낸다. 몇 년 전만 해도 같은 콜드 플레이트는 수백 와트의 열만 처리하면 되었다.

에너지 계산은 명확하다. 전통적인 공랭이 1kWh의 계산 작업을 완료하려면 방열을 위해 추가로 0.3~0.5kWh의 전력을 소비해야 한다. 완전 침지식 액체 냉각의 추가 방열 전력 소비는 약 0.15kWh까지 낮출 수 있다. 이는 방열 단계의 전력 소비를 절반 이상 줄일 수 있음을 의미한다. "이중 탄소" 목표와 데이터센터 PUE의日益 엄격해지는 배경에서 이것은 "할 것인가 말 것인가"의 선택 문제가 아니라 "반드시 해야 하는" 생존 문제다. 한 업계 전문가는 더 직관적인 계산을 제시했다. 10만 대 서버 규모의 데이터센터에서 공랭을 전면적으로 액체 냉각으로 대체하면 매년 수억 위안 수준의 전기요금을 절약할 수 있다.

정책 차원에서도 가속화되고 있다. 국가발전개혁위원회 등 7개 부처가 공동 발표한 《디지털화·녹색화 협동 전환 발전 촉진 실시방안(2026—2030년)》은 계산력 시설의 녹색 설계를 강화하고, 액체 냉각 방열, 폐열 회수, 저전력 칩 등의 기술 혁신과 보급 응용을 지원하며, 계산력 시설의 800V 고압 직류 전원 공급 아키텍처를 탐색하고, 100kW 초과 단일 캐비닛 배치를 추진할 것을 명확히 제시했다. 동시에 여러 지역이 이미 PUE 1.25 미만을 신규 지능형 계산 센터의 진입 기준으로 삼았고, 일부 동부省份는 1.2 미만을 요구하기도 한다. 공랭 솔루션은 고밀도 캐비닛을 처리할 때 PUE를 안정적으로 1.3 이하로 낮추기 어렵지만, 콜드 플레이트식 액체 냉각은 1.15~1.25를 달성할 수 있고, 침지식 액체 냉각은 1.05에 더욱 근접할 것으로 예상된다.

국제 거대 기업들도 전환을 가속화하고 있다. 엔비디아의 차세대 AI 컴퓨팅 플랫폼 Vera Rubin은 전면 생산에 들어갔고, 전통적인 공랭을 완전히 포기하고 팬이 없는 전액체 냉각 방열 솔루션을 전면 채택했다. GB200 NVL72 캐비닛 전력은 이미 120kW 이상에 달했고, 차세대 Rubin 플랫폼의 단일 캐비닛 전력은 200kW를 돌파할 것으로 예상된다. 이 전력 밀도에서 공랭은 완전히 무효다. 액체 냉각은 "미래 트렌드"가 아니라 "현재의 현실"이라고 할 수 있다.

증분과 기존의 두 바퀴 구동: 과소평가된 시장

액체 냉각 시장의 폭발 논리는 신규 지능형 계산 센터 건설만으로 설명되지 않는다. CCID 컨설팅 데이터에 따르면 중국 국내 공랭 기존 전산실의 80% 이상이 액체 냉각 개조 잠재력을 갖추고 있다. 한쪽에서는 신규 지능형 계산 센터가 빠르게 증가하고, 다른 한쪽에서는 노후 전산실의 에너지 절약 개조 수요가 방출되면서 액체 냉각은 "증분"과 "기존" 두 시장을 동시에 먹고 있다. 기존 개조는 난이도가 더 높고 기간도更长지만, 규모가 방대하고 개조 후 에너지 절약 효과가 전기요금에 직접 반영되기 때문에 운영자와 장비 제조사 모두에게 강한 인센티브를 제공한다.

데이터가 이 판단을 뒷받침한다. 2025년 중국 액체 냉각 데이터센터 시장 규모는 159.8억 위안에 달해 전년 대비 45.2% 증가했다. 향후 3년간 35% 이상의 성장률을 유지할 것으로 예상되며, 전체 시장 규모는 2028년 470.4억 위안에 달할 전망이다. 글로벌 차원에서 보면 2026년 글로벌 지능형 계산 액체 냉각 시장 규모는 천억 위안을 돌파할 수 있다. 침투율 측면에서 액체 냉각의 AI 서버 비중은 빠르게 상승하고 있으며, TrendForce는 액체 냉각 방열의 AI 칩 침투율이 2025년 33%에서 2026년 53%로 상승하고 2027년에는 60%에 근접할 것으로 추정한다.

자본시장의 반응도 격렬하다. 9월 7일 액체 냉각 개념 대장주 중스커지는 장중 "20cm" 상한가를 기록했고, 주가는 처음으로 주당 100위안을 돌파하며 역사적 최고치를 경신했다. 중위안퉁도 "20cm" 상한가, 둔안환경, 하오얼싸이, 지타이주펀은 상한가, 가오란주펀은 8% 이상 상승했다. 더 주목할 것은 기관 조사 밀도다. 7월 이후 19개 액체 냉각 개념주가 기관 조사를 받았고, 그중 페이룽주펀과 다위안펌프는 모두 100개 이상 기관의 조사를 받았다. 기관의 관심 초점은 "액체 냉각이 주류가 될 것인가"에서 "어느 기업이 콜드 플레이트, CDU, 퀵 커넥터, 냉각액 등의环节에서 진정한 양산 능력과 고객 장벽을 갖추고 있는가"로 이동했다.

산업 대장 기업의 증강은 더 직접적이다. 9월 11일 저녁 랑차오 정보는 90억 위안을 초과하지 않는 자금 조달 계획을 공고했으며, 그중 14억 위안을 "그린 지능형 계산 클러스터의 액체 냉각 원생 계산력 인프라 연구개발 및 산업화 프로젝트"에 전용 투입해 초고밀도 액체 냉각 원생 랙 서버, 프리팹 액체 냉각 데이터센터 신속 납품 시스템, 액체 냉각 원생 컴퓨팅 아키텍처의 3대 방향에 집중한다. 랑차오 정보는 2015년부터 액체 냉각을 배치해 누적 1,000여 건의 핵심 특허를 보유하고 있으며, 20여 건의 액체 냉각 관련 설계 및 기술 표준을 주도·참여해 제정했다. 동시에 수광, 레노버, H3C, xFusion 등 제조사도 액체 냉각 랙 솔루션 출시를 가속화하고 있으며, 액체 냉각은 "옵션"에서 "표준 장비"로 이동하고 있다.

기술 노선之争: 콜드 플레이트, 침지, 상변화의 경계

액체 냉각은 단일 기술이 아니라 콜드 플레이트식, 침지식, 상변화 액체 냉각 등 여러 기술 노선을 포함하는 스펙트럼이다. 각 노선은 적용 경계가 다르며 명확한 분업 구도가 형성되고 있다.

현재 콜드 플레이트식 액체 냉각이 성숙도가 가장 높고 가장 널리 응용되는 솔루션이다. 그 원리는 복잡하지 않다. 발열량이 가장 큰 칩 위에 금속 콜드 플레이트를 설치하고, 냉각액이 콜드 플레이트 내부 유로를 순환하며 열을 빼낸다. 선링환경은 투자자 관계 활동에서 액체 냉각이 이미 고전력 계산력 서버 방열의 표준 구성이 되고 있으며, 향후 침투율은 반드시 지속적으로 상승할 것이라고 명확히 밝혔다. 그러나 콜드 플레이트식도 새로운 도전에 직면했다. 업계 관계자는 단일 캐비닛 전력이 100kW를 초과하면 콜드 플레이트식 액체 냉각의 압력이 현저히 증가해 더 높은 유량의 냉각액, 더 복잡한 배관 설계, 더 강력한 CDU(냉량 분배 유닛)가 필요하다고 지적한다. 단일 캐비닛 전력이 200kW 또는 그 이상으로 향하면 콜드 플레이트식 솔루션에서 방열 효율과 펌프 전력 소비 사이의 균형은 점점 더 어려워진다.

더 큰 시장 상상력은 침지식 액체 냉각에서 나온다. 구이저우성 구이양에 있는 중국 최초의 침지식 액체 냉각 계산력 캐빈에서는 서버가 절연 냉각액에 직접 담긴다. 현재 프로젝트는 실리콘 오일, 불화액, 합성유, 변압기 오일 네 가지 냉각액을 테스트하고 있으며, 기술은 이미 돌아가고 있다. 다음 단계는 규모화와 비용 계산이다. 침지식 액체 냉각의 장점은 방열 효율이 매우 높고 소음이极히 낮으며 팬이 필요 없고 더 높은 전력 밀도를 지원할 수 있다는 것이다. 그러나 과제도 명확하다. 냉각액 비용이 높고 서버 유지보수가 불편하며 맞춤형 캐비닛과 메인보드가 필요하고, 냉각액 간 재료 호환성 차이가 크다. AI 서버 캐비닛 전력이 200kW 이상에 달하면 침지식 솔루션이 더 유리해지지만, 중저전력 밀도 시나리오에서는 콜드 플레이트식이 여전히 더 경제적인 선택이다.

더 높은 전력의 기술도 이미 도입되기 시작했다. 허난성 정저우에서 국산 침지식 상변화 액체 냉각 열교환 기술이 공식 가동되었고, 단일 캐비닛 전력은 메가와트급에 달해 전통적인 액체 냉각 솔루션의 3~5배다. 냉매는 가열되면 상변화해 액체에서 기체로 변해 칩 열을 빼내고, 다시 응축되어 액체로 돌아가 순환 사용된다. 전통적인 공랭 대비 30% 이상 전력을 절약하고 동시에 칩 성능을 10% 이상 향상시킨다. 상변화 액체 냉각의 독특함은 상변화 잠열을 이용한다는 점에 있으며, 열교환 효율은 단상 액체 냉각보다 훨씬 높지만 시스템 복잡성과 밀봉 요구사항도 더 높다.

더 틈새적이지만 상상력이 풍부한 노선도 있다. 분사식 액체 냉각이다. 중국 계산력 대회 현장에서 분사식 액체 냉각이 새롭게 등장했다. 콜드 플레이트식, 침지식 액체 냉각과 달리 맞춤형 분사를 통해 "샤워"를 모방해 냉각액을 발열 부품 표면에 직접 분사해 정확하게 열을 빼낸다. 이 솔루션은 특정 고밀도 시나리오에서 독특한 장점을 갖지만, 냉각액 절연성과 분사 균일성에极히 높은 요구사항을 부과한다.

엔비디아의 기술 선택은 업계 노선의 수렴을 가속화하고 있다. 차세대 AI 컴퓨팅 플랫폼 Vera Rubin은 전면 생산에 들어갔고, 전통적인 공랭을 완전히 포기하고 팬이 없는 전액체 냉각 방열 솔루션을 전면 채택했다. 중신증권 연구보고서는 단일 캐비닛당 액체 냉각 부품 가치량이 GB200의 4.15만 달러에서 Rubin NVL144의 5.57만 달러로 상승해 GB300보다 추가로 17% 증가할 것으로 추산한다. 이는 전력 밀도 상승에 따라 액체 냉각 부품의 단일 캐비닛당 가치량이 지속적으로 성장하고 시장 공간이 아직 정점에 도달하지 않았음을 의미한다.

부품에서 시스템으로: 액체 냉각은 데이터센터를 재정의하고 있다

액체 냉각 산업의 더 깊은 변화는 "콜드 플레이트를 파는 것"에서 "지능형 계산 센터 전체를 파는 것"으로 이동하고 있다는 점이다. 기업 간 경쟁은 더 이상 "누구의 콜드 플레이트가 더 좋은가"만이 아니다. 액체 냉각은 캐비닛, 전력, 데이터센터 건설과 패키지로 설계되기 시작했고, 하나의 장비, 한 세트의 부품에서 지능형 계산 센터 설계 전체의 일부로 변하고 있다. 프리팹 생산과 공급망 협업을 통해 일부 기업은 고객이 주문한 때부터 8개월 내에 AIDC 인공지능 데이터센터 전체를 납품하는 것을 목표로 제시하기도 한다. 전통적인 건설 모델에서는 동등 규모의 데이터센터가 설계에서 가동까지 1년 반 이상 걸리는 경우가 많다.

중국 계산력 대회 현장에서 컨테이너형 분산 계산력 유닛이 공장 프리팹 생산을 실현했고, 프리팹화율은 90%에 달했다. 현장에 운반해 전원을 연결하면 최단 2시간 만에 운영에 들어갈 수 있어 전통적인 데이터센터의 약 1년에 이르는 건설 주기를 크게 압축했다. 이 "계산력 컨테이너"는 액체 냉각, 전원, 네트워크, 컴퓨팅 등 모듈을 공장 내에서 통합·테스트하고 현장에서는 외부 수도·전기 연결과 네트워크 연결만 완료하면 되므로 납품 효율을 크게 높인다.

화웨이는 링취 아키텍처를 기반으로 차세대 어센드 960 액체 냉각 지능형 계산 슈퍼노드를 출시해 조급 대규모 모델에 계산력 지원을 제공한다. 이전 세대 제품과 비교해 네트워크 대역폭은 4배, RTT 지연은 3분의 1로 감소, 메모리 용량은 11배 증가했다. 이 슈퍼노드는 전액체 냉각 설계를 채택해 액체 냉각과 고속 상호연결, 통합 메모리 주소 지정을 깊이 결합해 "액체 냉각 원생" 설계 이념을 구현했다. 서버를 설계한 후 액체 냉각을 붙이는 것이 아니라 서버 아키텍처 설계 초기부터 액체 냉각을 기본 제약으로 삼는 것이다.

CICC 연구보고서는 대규모 모델의 파라미터 규모, 긴 컨텍스트, 병렬 전략이 카드 간 통신 수요를 끌어올렸고, AI 인프라 병목은 단일 칩 계산력에서 상호연결 효율, 리소스 스케줄링, 시스템 협업으로 이동하고 있다고 지적한다. 슈퍼노드는 AI 계산력의 중요한 조직 형태가 될 것으로 예상되며, 스위치 칩 및 스위치 트레이, 광 상호연결, 액체 냉각, 고전력 전원 등의环节에 수요 확장과 기술 업그레이드를 가져올 것이다. 이는 액체 냉각이 더 이상 데이터센터의 부속품이 아니라 컴퓨팅, 네트워크와 나란히 하는 핵심 서브시스템임을 의미한다. 액체 냉각 배관 설계, 냉각액 유량 분배, CDU의 이중화 구성은 모두 슈퍼노드 전체의 신뢰성과 성능에 직접 영향을 미친다.

주문이 연말까지 밀리다: 생산능력 경쟁은 이미 시작되었다

수요 확장은 빠르게 생산 측에 전달되었다. 산둥성 지난의 하이엔드 AI 서버 생산 라인에서는 액체 냉각 서버 한 batch가 긴급 조립·테스트되고 있다. 산둥성 칭다오 라이시의 액체 냉각 핵심 장비 부품 CDU 조립 라인은 주문이 이미 12월 말까지 밀려 있다. 광둥성 포산의 한 액체 냉각 부품 생산 기업은 올해 주문, 생산액, 납품량이 모두 전년 대비 약 100% 증가했고 70% 생산 라인이 풀가동 상태다. 한 기업 책임자는 과거에는 고객이 주문 후 보통 3개월 내 납품을 요구했지만, 지금은 일부 긴급 주문이 1개월 내 납품을 요구해 생산능력 압력이 매우 크다고 말했다.

이러한 생산능력 긴장 국면은 더 깊은 산업 현실을 반영한다. 액체 냉각 산업 체인의 성숙 속도가 계산력 인프라 건설 속도를 제약하는 핵심 변수가 되고 있다. 화웨이, 바이두, 랑차오 등 선두 제조사가 모두 액체 냉각 슈퍼노드 배치를 서두를 때, 액체 냉각 부품의 공급 능력, 납품 주기, 비용 관리 능력이 이번 계산력 경쟁에서 누가 선수를 잡을 수 있는지를 직접 결정한다. 콜드 플레이트, CDU, 퀵 커넥터, 냉각액, 액체 냉각 펌프 등 핵심环节은 모두 "소량 맞춤"에서 "규모화 양산"으로의 도약을 겪고 있다. 누가 먼저 생산능력 램프업과 수율 향상을 완료하느냐가 다음 주문 쟁탈전에서 주도권을 잡는 열쇠다.

동시에 액체 냉각 산업 체인의 국산화율도 빠르게 상승하고 있다. 과거에는 고급 냉각액, 퀵 커넥터 등 부품을 수입에 많이 의존했지만, 이제 국내 기업은 불화액, 실리콘 오일, 합성유 등 냉각액 분야에서 돌파구를 마련했고 퀵 커넥터와 CDU의 국산 대체도 가속화되고 있다. 이는 비용을 낮출 뿐만 아니라 공급망 안전성도 높인다.

냉정한 사고: 액체 냉각은 만능약이 아니다

액체 냉각 산업이 높이 전진하는 동시에 그 과제를 냉정하게 바라볼 필요도 있다. 첫째, 액체 냉각 시스템의 초기 투자는 여전히 공랭보다 높다. 콜드 플레이트식 액체 냉각 데이터센터 건설 비용은 일반적으로 공랭보다 10%~20% 높고 침지식은 더 높다. 에너지 절약 효과가 몇 년 내 증분 비용을 회수할 수 있지만 예산에 민감한 프로젝트에는 초기 투자 압력이 여전히 존재한다.

둘째, 표준화 정도가 아직 불충분하다. 콜드 플레이트 치수, 퀵 커넥터 규격, 냉각액 유형, CDU 인터페이스 등环节에 통일된 기준이 없어 다른 제조사의 솔루션이 상호 운용되기 어렵고 유지보수 예비 부품 관리가 복잡하다. 일부 업계 관계자는 업계가 액체 냉각 인터페이스, 냉각액, 운영 유지보수 규범 등의 표준 제정을 가속화해 사용자의 선택 비용과 록인 리스크를 낮춰야 한다고 촉구한다.

셋째, 운영 유지보수 체계를 재구축해야 한다. 공랭 시대의 운영 유지보수 경험은 액체 냉각 시나리오에서 일부 무효가 된다. 누액 감지, 냉각액 교체, 배관 세척, 펌프·밸브 유지보수 등은 새로운 기술과 도구가 필요하다. 액체 냉각 데이터센터의 운영 유지보수 인력은 전문 교육을 받아야 하고 운영 유지보수 프로세스도 재설계해야 한다. 누액 리스크는 다중 방호 조치로 낮출 수 있지만 여전히 사용자가 가장 관심을 갖는 신뢰성 문제 중 하나다.

넷째, 폐열 회수의 가치가 아직 충분히 발휘되지 않았다. 액체 냉각 시스템이 배출하는 열은 온도가 높아 폐열 회수 이용 잠재력이 있으며 지역 난방, 온실 재배, 산업 예열 등 시나리오에 사용할 수 있다. 그러나 현재 대부분의 액체 냉각 데이터센터는 폐열 회수 시스템을 갖추지 않아 열이 대기로 직접 배출되어 에너지 낭비를 초래한다. "이중 탄소" 정책이深入推进됨에 따라 폐열 회수는 액체 냉각 데이터센터의 표준 장비가 될 것으로 예상된다.

더 거시적 관점에서 보면 액체 냉각 산업의 부상은 계산력 인프라가 "규모 구동"에서 "효율 구동"으로 이동하는 하나의 축소판이다. 단일 칩 전력 소비가 물리적 한계를 돌파하고 PUE가 "가점 항목"에서 "진입선"으로 변할 때, 방열은 더 이상 무시할 수 있는 부수적 문제가 아니라 계산력이 지속적으로 확장될 수 있는지를 결정하는 기초적 제약이다. 천억급 액체 냉각 시장의 배후에는 데이터센터의 물리적 형태에 대한 재정의가 있다. "바람을 쐬는 것"에서 "목욕하는 것"으로, "부품 조달"에서 "시스템 납품"으로, "증분 시장"에서 "기존 개조"로. 이 "차가운" 혁명은 점점 더 "뜨거워지는" 계산력 산업에 없어서는 안 될 물리적 기반을 제공하고 있다. 그리고 이 혁명에서 비용, 표준화, 운영 유지보수 문제를 누가 먼저 해결하느냐가 다음 10년의 계산력 인프라 경쟁에서 유리한 위치를 차지하는 열쇠가 될 것이다.