전력·냉각 전쟁…AI 시대 데이터센터 생존 전략

[이코노믹데일리] AI 확산과 함께 폭증하는 데이터센터 전력 수요, 이를 해결하기 위한 첨단 냉각 기술, 글로벌 경쟁력 확보 전략을 주제로 한 전시와 패널 토론은 뜨거운 열기를 내뿜었다. 지난 13~14일 서울 양재동 aT센터에서 열린 '2025 데이터센터 코리아' 행사장은 한여름 폭염 속에서도 시원했다. 하지만 전시장 내부는 사뭇 다른 풍경이었다.

이번 행사에는 국내외 데이터센터 장비 제조사와 클라우드 기업, 에너지·냉각 기술 전문기업 등 100여 개 이상 업체가 참가했다. 특히 액체 냉각, 프리 에어(Free Air) 냉각, 친환경 전력 솔루션 등 최신 기술이 전시장을 가득 메웠으며 실제 장비를 시연하고 체험할 수 있는 부스에는 관람객들로 북적였다. 단순 전시회를 넘어 AI 시대 데이터센터 산업의 현재와 미래를 가늠해보는 장이자 한국 산업 경쟁력을 점검하는 시간이었다. 최근 1~2년간 챗GPT를 비롯한 생성형 AI 서비스가 급속히 확산되면서 데이터센터 전력 수요도 폭증했다. 한국은 물론 전 세계적으로 데이터센터 전력 사용량이 급증했으며 수도권 데이터센터의 전력 사용량은 2020년 3200GWh에서 2025년 4736GWh로 48% 증가했다.

2025년 현재 국내에는 약 147개의 데이터센터가 있으며 설비 용량은 591MW, 연간 약 4000GWh 전력을 소비하는 규모다. 이처럼 전력난과 냉각 문제가 맞물리며 냉각 기술 혁신은 더이상 선택이 아닌 필수가 되었다.

업계 관계자는 AI 모델 하나를 돌리는데 서버 1대당 평균 300kW가 필요하고 연간 수천만 번의 요청(쿼리)을 처리하면 전력 소비가 5GWh 이상에 달한다. 냉각 비용까지 합치면 데이터센터 운영비 절반 이상이 전기요금이라고 설명했다.

전시장을 둘러보면 AI 서버를 위한 고밀도 랙과 고성능 냉각장치가 대세였다. 특히 액체냉각 기술 부스는 발 디딜 틈 없었다. 공기를 이용한 전통적 냉각 방식인 공랭식 대비 냉각 효율이 월등한 액체냉각은 전력 비용 절감과 탄소배출 저감의 핵심 기술로 꼽힌다.  
한국 데이터센터 업계는 액체 냉각, 프리 에어 냉각, 액침 냉각 등 다양한 신냉각 기술을 도입 중이다. 특히 액체 냉각은 기존 공기 냉각 데이터센터의 전력효율지수가 1.6인 것과 비교했을 때 1.02 수준까지 낮춰 우수한 효율을 보여준다. 이와 함께 재생에너지 도입, ESS(에너지 저장장치) 도입도 확대하고 있다.

시장 조사 기관 슈페리컬 인사이츠(Spherical Insights) 보고서에 따르면 한국 그린 데이터센터 시장 규모는 2024년 약 7억8790만 달러(약 1조636억6500만원)였으며 2035년까지 약 71억8000만 달러(약 96조9300억원) 규모로 연평균 22.25% 성장할 전망이다.

글로벌 데이터센터 기업 디지털 엣지(Digital Edge)의 ESG(환경·사회·지배구조) 보고서에 따르면 서울과 부산 데이터센터는 전력효율지수 1.25 이하로 운영돼 글로벌 평균인 1.55를 상회한다.

현장에서는 LG전자 협력사 이피코리아의 액체냉각 솔루션이 눈길을 끌었다. 이피코리아는 LG전자의 냉각판(콜드 플레이트), 냉각수 분배 장치(CDU) 등 액체냉각 솔루션을 전면에 내세웠다. 액체냉각 솔루션은 금속 재질의 냉각판을 서버 내 열 발생이 많은 CPU, GPU 등 칩에 직접 부착한 뒤 냉각수를 순환시켜 열을 식히는 방식이다.

CDU는 데이터센터 내 칩을 직접 냉각하는 장치로, 핵심 부품 기술력(코어테크)을 바탕으로 안정성과 고효율을 구현했다. 앞서 LG전자는 올해 상반기 CDU 개발을 완료하고 연내 글로벌 고객사 AI 데이터센터에 본격 공급한다는 계획을 밝혔다.
 
친환경 공조·냉각 솔루션 선도 기업 신성이엔지는 데이터빈과 공동 개발한 액침 냉각 장비 '스마트박스'를 선보였다. 서버를 특수 냉각액에 담가 전력효율지수 1.1 수준의 고효율을 달성하며 냉각 에너지를 50% 이상 절감한다. 이를 통해 전기요금 절약, 탄소배출 저감, IT 장비 장애율 개선까지 가능하다.

또한 팬월 유닛은 외기 도입과 온·습도 제어를 통해 냉각 비용을 절감하는 장비로 미국 냉동공조·열공학 인증기관(AHRI) 인증 프레임과 저전력 고성능 팬을 적용했다. 모듈형 설계로 소형화와 맞춤 제작도 가능하다는 것이 특징이다.
한국 기업들이 기술력 면에서는 경쟁력을 확보했지만 아직 해외 인프라 진출에는 제약이 많은 상황이다.

2022년 147개였던 국내 데이터센터 수는 2029년 637개로 늘어날 전망이며 관련 전력 수요는 약 41GW에 달할 것으로 예상된다. 이는 연평균 약 18% 증가, 7년 만에 4배 이상 확대되는 수치다. 한국형 데이터센터가 글로벌 표준에 다가서기 위해선 산업계 및 정부 협력이 더욱 중요해지는 시점이다.

현장에서 자주 언급된 단어는 '전력 수급'과 '규제'였다. 특히 국내 대규모 데이터센터 설립 과정에 있어 전력 인프라 확충과 입지 허가 절차가 까다롭다는 지적이 잇따랐다. 반면 미국과 북유럽의 경우 재생에너지 직구매(PPA) 확대, 기가와트(GW)급 전력 계약 등으로 기업 투자를 유인하고 있다. 업계 관계자는 "전력망 확충과 재생에너지 연계가 지연되면 AI 인프라 경쟁에서 밀릴 수 있다"며 정책적 지원이 절실하다고 말했다.

친환경·고효율 펌프 기술 선도 기업 효성 굿스프링스 관계자는 "해외에서는 센서 기반 효율화 기술을 적극적으로 사용하지만 한국의 경우 국내 환경에 맞춘 현지화 제품 개발이 필요하다. 국산 장비 인증 제도 마련이 경쟁력 확보의 핵심"이라고 밝혔다.

친환경 데이터센터 냉각 기술 선도 기업 스토브리코리아 관계자도 "액체 냉각 솔루션 수요가 작년 대비 올해 2~3배에서 100배 수준으로 뛰었다. 국내 서버 제조업체 육성과 정책 지원이 병행되면 AI 인프라 경쟁력을 높일 수 있다"고 말했다. 정부는 재생에너지 목표를 2030년 전력의 20%, 2040년 35%로 확대하고 2050년 탄소중립 및 스마트 그리드 기반 정책을 추진 중이다. 데이터센터는 단순한 전력 소비 시설이 아닌 국가 디지털 인프라의 핵심으로 자리 잡으며, 규제 완화와 인센티브 확대도 진행 중이다.

AI 시대의 데이터센터는 기술·전력·냉각·친환경·정책·글로벌 전략이 얽힌 산업의 총합이다. 이번 '2025 데이터센터 코리아'는 이러한 복합적 과제를 한눈에 보여주며 친환경·고효율 기술 도입과 정책적 지원, 국산 기반의 글로벌 진출 전략이 한국 데이터센터의 미래 경쟁력을 결정할 것임을 선명하게 보여주는 체험의 장이 됐다.