AI 데이터센터 확산과 함께 직접칩냉각(D2C: Direct-to-Chip)시장이 급성장하면서 냉각액(Coolant)시장도 본격적인 성장궤도에 진입할 전망이다.

시장조사업체 MarketsandMarkets에 따르면 글로벌 데이터센터 D2C 냉각액시장은 2025년 1억3,297만달러 규모에서 2032년 13억200만달러 규모로 성장할 것으로 전망된다. 이는 2026~2032년 연평균 성장률(CAGR) 38.6%에 달하는 수치다.

AI, DC 냉각액시장 성장 촉진

D2C냉각은 냉각액을 CPU, GPU, AI 가속기 등 고발열 반도체에 직접 공급하는 방식이다. 콜드플레이트(Cold Plate)를 통해 열을 직접 제거하는 폐회로(Closed Loop)시스템으로 기존 공랭식 냉각보다 훨씬 높은 냉각효율을 구현할 수 있다.

특히 생성형 AI와 대규모 언어모델(LLM), 클라우드컴퓨팅, 고성능컴퓨팅(HPC) 확산으로 서버당 발열량이 급격히 증가하면서 D2C기술이 차세대 데이터센터 냉각기술로 자리잡고 있다.

AI 학습용 GPU서버의 경우 기존 데이터센터 평균 수준인 5~15kW를 크게 웃도는 40~100kW 이상의 랙전력을 요구하고 있으며 일부 차세대 AI 클러스터는 150kW 이상도 검토되고 있다. 이처럼 전력밀도가 급증하면서 기존 공랭식 냉각만으로는 한계가 명확해지고 있다.

MarketsandMarkets의 보고서에 따르면 단상(Single Phase)냉각방식이 향후 시장을 주도할 것으로 전망했다. 단상냉각은 냉각액이 냉각과정 전반에 걸쳐 액체상태를 유지하는 방식이다. 냉매가 증발과 응축을 반복하는 2상(Two-Phase)냉각과 달리 시스템이 단순하며 유지보수가 용이하다는 장점이 있다.

특히 하이퍼스케일 데이터센터와 코로케이션(Co-location), 엔터프라이즈 데이터센터에서 상용화가 빠르게 진행되고 있어 시장 확대를 주도할 것으로 예상된다. 현재 대부분의 D2C시스템은 단상방식 기반으로 구축되고 있다.

냉각액 종류별로는 워터-글리콜(Water-Glycol) 혼합액이 가장 큰 시장을 형성할 것으로 전망된다. 워터-글리콜은 현재 데이터센터 CDU(Coolant Distribution Unit) 및 D2C 냉각시스템에서 가장 널리 사용되는 냉각유체다.

높은 열전달 성능과 경제성, 동결방지 성능, 부식억제 특성, 생물학적 안정성 등을 동시에 확보할 수 있기 때문이다. 실제로 글로벌 데이터센터 냉각시장에서 사용되는 냉각액 대부분은 물 또는 워터-글리콜 계열이다.

반면 액침냉각(Immersion Cooling)에 사용되는 유전체 냉각유는 아직 시장규모가 상대적으로 작지만 AI 데이터센터 확대에 따라 빠르게 성장할 것으로 전망된다.

최근 데이터센터 냉각액시장은 기존 HVAC기업뿐만 아니라 정유사와 화학기업까지 적극 진입하면서 경쟁이 치열해지고 있다. 대표적으로 Dow, Chemours, Shell, BP, TotalEnergies, ExxonMobil 등이 데이터센터 냉각유 및 열관리 솔루션시장에 적극 투자하고 있다.

국내에서도 SK온, GS칼텍스, HD현대오일뱅크, S-OIL 등 정유·에너지기업들이 데이터센터 냉각액사업 진출을 검토하거나 실증사업을 추진하고 있다. 이는 냉각액이 단순한 소모품이 아니라 데이터센터 효율과 신뢰성을 좌우하는 핵심 인프라로 인식되고 있기 때문이다.

시장 확대와 함께 냉각액 품질관리와 수질관리 중요성도 높아지고 있다. D2C시스템은 냉각액이 서버 내부 콜드플레이트와 배관을 직접 순환하기 때문에 미세입자, 부식, 생물막(Biofilm), 화학적 열화 등이 발생할 경우 냉각성능 저하와 장비고장 위험이 커질 수 있다. 이에 따라 냉각액 제조기업뿐만 아니라 수질관리 전문기업들의 역할도 확대되고 있다.

업계에서는 향후 D2C 냉각시장이 단순 장비시장을 넘어 냉각액, CDU, 열교환기, 수처리, 모니터링 등으로 구성된 통합 열관리(Thermal Management) 생태계로 발전할 것으로 전망하고 있다.

냉각액, 데이터센터 핵심 인프라 부상

과거 데이터센터 냉각시장의 중심이 CRAC, CRAH, 칠러 등 공조장비였다면 AI시대에는 냉각액 자체가 핵심 경쟁력으로 부상하고 있다. 냉각액의 열전도율, 점도, 안정성, 재료호환성, 수명, 환경성능 등이 데이터센터 운영효율과 직결되기 때문이다.

관련업계의 한 관계자는 “AI 데이터센터 경쟁력은 결국 전력을 얼마나 효율적으로 처리하느냐의 문제”라며 “냉각액은 더 이상 보조재가 아니라 AI 인프라를 구성하는 핵심 소재산업으로 진화하고 있다”고 밝혔다.

데이터센터 냉각액시장은 앞으로 액침냉각 확대, 친환경 냉각유 개발, PFAS 규제 대응, 냉각액 재생 및 순환경제 이슈와 맞물리며 데이터센터산업의 새로운 성장축으로 자리잡을 것으로 전망된다.