데이터 센터 액체 냉각 전쟁: 수냉식 스크류 냉각기가 공기 냉각을 대체하고 있습니다.

화약 없는 전쟁이 결정됐다.
2026년 5월, H3C는 NAVIGATE Summit에서 폭탄을 터뜨렸습니다. 즉, 576개의 코어와 데이터 센터 PUE가 1.05 미만으로 떨어지는 고밀도, 고밀도, 완전 수냉식 S90000 시스템입니다.
비슷한 시기에 NVIDIA는 GTC 컨퍼런스에서 최초의 100% 수냉식 아키텍처인 Vera Rubin NVL72라는 트럼프 카드를 공개했습니다. H100의 700W부터 루빈의 2000W, 베르메르의 500W까지 MCU의 전력소모는 폭증했다.
불과 몇 년 전만 해도 데이터센터의 주요 냉동 솔루션은 공냉식 정밀 에어컨과 수냉식 스크류 냉각기였습니다. PUE는 일반적으로 1.4에서 1.65 사이인 반면 COP는 3.5에서 4.5 사이에서 거의 일정합니다.
하지만 이제 그들은 무대에서 쫓겨났습니다.
점진적인 쇠퇴가 아니라 구조적 쇠퇴입니다.
수냉식 스크류 냉각기: 한때 "에너지 효율성의 왕"이었지만 이제는 "정책 함정"입니다. 변화가 얼마나 급격한지 이해하려면 먼저 교체된 '왕'이 얼마나 강력했는지부터 살펴봐야 한다.
코어에 트윈 스크류 압축기가 있는 수냉식 스크류 냉각기는 700~1000kW 범위의 냉각 용량을 가지며 일반적인 COP 값은 5.8~6.2 범위이며 일부 고급 모델은 심지어 6.5에 근접합니다. 이 제품은 쉘 앤 튜브 응축기, 만액형 증발기 및 전자 팽창 밸브를 사용하며 10%~100% 부하 범위의 수요를 정확하게 충족하기 위해 무단계 에너지 조절을 지원하는 지능형 마이크로컴퓨터 제어 시스템을 갖추고 있습니다.
이 시스템은 화학, 전자, 제약, 신에너지 등의 산업에서 수십 년 동안 사용되어 왔으며 의심할 여지 없이 "산업 냉동의 왕"입니다. 연간 8,000시간 작동하는 500톤 수냉식 스크류 냉각기는 기존 데이터 센터에서는 파괴되지 않습니다.
하지만 여기에 문제가 있습니다. 천장은 AI 칩의 바닥입니다.
랙의 전력 밀도가 기존 5~10kW에서 60kW 또는 심지어 130kW로 점프하고 칩의 TDP가 700W에서 2000W로 점프하면 수냉식 스크류 냉각기의 냉각 성능은 양동이를 사용하여 소화전을 제어하는 ​​것과 같습니다. 아직 시도된 적은 없지만 사실상 불가능합니다.
정책에 관한 것입니다. 국가발전개혁위원회는 2025년 PUE의 하드 목표, 즉 2025년까지 다수의 신규 및 대규모 데이터 센터를 건설 및 개조하는 것을 제안했으며, 그 중 1.2개 이하가 국가 허브 프로젝트가 될 것입니다. 상하이의 새로운 스마트 컴퓨팅 센터에는 액체 냉각 선반의 50% 이상이 필요하고, 데이터 센터 데이터 센터에는 50%가 필요합니다.
기존 수냉식 스크류 냉각기는 공냉식 시스템을 지원합니다. '약간 열등하다'는 문제가 아니라 '완전히 자격이 없다'는 문제이다.
잘못된 수냉식 스크류 냉각기에는 아무런 문제가 없습니다. 그들은 단순히 흐름을 따라갑니다.
액체 냉각의 장점은 무엇입니까? 세 단어: 빠르고, 차갑고, 경제적입니다. 액체 냉각은 새로운 기술이 아닙니다. IBM은 1960년대에 액체 냉각 컴퓨터 작업을 시작했고 1966년에 액체 유전체 냉각 개념을 생각해 냈습니다. 그러나 액체 냉각이 진정한 주류가 된 것은 인공 지능 컴퓨팅 성능이 폭발적으로 증가한 이후였습니다.
그 이유는 간단합니다. 공냉식 스크류 칠러와 공냉식 및 수냉식 스크류 칠러의 물리적 한계가 인공지능 칩에 의해 무너졌기 때문입니다.
열 방출을 계산해 봅시다. 공기는 액체보다 얼마나 차갑습니까? 답은 액체가 공기보다 1000~3000배 더 뜨겁다는 것입니다. 이는 '조금 더 나은' 차이가 아니라 어떤 면에서는 파괴적인 승리다.
NVIDIA의 H200 칩이 고부하에서 30% 이상의 열을 발생시키고 마이크로컴퓨터의 전력 소비가 700W에서 200W로 증가하면 기존 공랭식 시스템의 방열 한계는 종이 벽처럼 쉽게 무너집니다. 공기 냉각은 국부적으로 핫스팟이 발생할 위험이 있습니다. 온도 변동으로 인해 훈련 ​​임무가 중단되고 체크포인트 롤백이 발생하며 네트워크 동기화 대기 시간이 늘어날 수 있습니다. 고성능 클러스터의 경우 계획되지 않은 가동 중지 시간으로 인해 수백만 달러의 비용이 발생할 수 있습니다.
액체 냉각은 이 문제를 어떻게 해결합니까? 각 방법에는 고유한 장점이 있습니다.
첫 번째 방법: 냉각판 액체 냉각 - 주류 솔루션이자 산업화를 위한 가장 빠른 방법입니다.
칩에 "아이스 칩"을 사용하여 액체가 마이크로 채널을 통해 흐르고 열을 직접 흡수합니다. 이 솔루션은 기존 서버 아키텍처에 대한 수정을 최소화하고 배포가 간편하므로 2025년부터 2026년까지 AI 인프라 배포를 위한 최고의 선택입니다. H3C의 S90000과 Sugon의 C7000-F 상변화 냉각판 액체 냉각 솔루션은 모두 이 접근 방식을 따릅니다.
콜드 패널 액체는 1.2 미만의 PUE를 달성할 수 있으며 일부 최적화 방식은 1.1에 도달할 수도 있습니다. 기존 공냉식에 비해 수냉식은 열 방출 효율을 약 50% 향상시키고 낭비되는 에너지를 30% 이상 절약합니다. 1,000만kW 용량의 중대형 스마트 컴퓨팅 센터에서는 연간 약 3,000만 달러의 전기 비용을 절약할 수 있습니다.
두 번째 방법: 침수형 액체 냉각 - 열 방출 효율을 극대화하는 최고의 솔루션입니다.
여기에는 서버를 절연 냉각수에 완전히 담그고 칩이 액체와 직접 접촉하는 과정이 포함됩니다. 열은 액체의 기화 또는 비열의 증가를 통해 직접적으로 소멸됩니다. 이 솔루션은 공랭식보다 수천 배 더 효율적이며 PUE 안정성은 1.05~1.1 사이로 제어되고 소음은 50데시벨 미만이며 장치당 전력 밀도는 100kW 이상입니다.
Zhang Bei 데이터 센터에 배치된 Alibaba의 침수 냉각 시스템은 운영 2년 만에 놀라운 성과를 거두었습니다. 액체 냉각식 서버 구성 요소의 누적 고장률은 공냉식 서버의 누적 고장률보다 52.9% 낮았습니다. 이는 전기를 절약할 뿐만 아니라 유지 관리 비용도 절감합니다.
그러나 침수형 액체 냉각에는 진입 장벽이 높습니다. 즉, 진입에 따른 높은 냉각수 비용, 복잡한 운영 및 유지 관리, 업계 표준 부족 등이 있습니다. 따라서 단기적으로는 냉각판의 냉각이 우선이고 침지 냉각은 보조적입니다.
시장 데이터는 200억 달러에서 765억 달러 규모의 전쟁을 무시해서는 안 됩니다. 숫자는 가장 정직한 판단이다.
수냉식 데이터 센터에 대한 전 세계 투자는 2017년부터 2025년까지 꾸준히 증가하여 263억 2천만 달러에 달했습니다. 중국 시장은 더욱 활발하여 2017년 169억 1천만 위안에서 2025년 765억 5천만 위안으로 연평균 성장률 21%%로 성장했습니다.
2026년에는 그 수치가 더욱 가속화될 것입니다. 2026년까지 중국 갤럭시 증권은 AI 지원 스마트 컴퓨팅 센터의 액체 냉각 시장이 약 200억 위안, 서버 및 클라우드 액체 냉각이 약 80억~100억 위안, 전통 산업이 약 20억 위안, 중국 액체 냉각 서버 시장이 300억 위안 이상일 것으로 예상합니다.
전통적인 정밀 에어컨 시장은 어떻습니까? 2024년 중국 데이터센터 정밀 공조 시장 규모는 50억 위안을 넘어 전년 대비 29% 성장했다. 점점 늘어나는 것 같나요? 하지만 기존 시장이 여전히 이를 소화하고 있기 때문이다. 장기적으로 액체 냉각 기술은 향후 5~10년 동안 정밀 에어컨의 시장 점유율을 점진적으로 축소할 것이며 이는 되돌릴 수 없는 추세입니다.
경쟁 구도 측면에서 Sugon Digital Technology는 액체 냉각 인프라 시장에서 55.7%~61.3%의 시장 점유율을 보유하며 3~4년 연속 시장을 주도하고 있습니다. 효율적인 인공 지능 알고리즘을 사용하는 Invik의 iPower 시리즈 정밀 에어컨은 실제 테스트에서 PUE를 1.8에서 1.3으로 줄여 전기 비용을 연간 30만 달러 이상 절약했습니다. Huawei의 열 관리 컨트롤러(TMU)는 AC/DC 이중 전원 구조를 사용하여 "무중단" 냉각을 달성합니다. Schneider Electric의 SmartCool 단말기 에어컨 에너지 절약 솔루션은 31 31%의 시간과 전력 절약을 달성합니다.
이러한 전통적인 참가자들은 가만히 앉아 있는 대신 액체 냉각으로 필사적으로 전환했습니다. 그러나 변혁의 속도는 액체 냉각에 휩싸인 시장의 속도를 따라가지 못했습니다.
수냉식 스크류 냉각기의 "마지막 전쟁터"는 어디입니까? 수냉식 스크류 냉각기가 교체된다고 해서 그것이 내일 사라질 것이라는 의미는 아닙니다.
저밀도 및 중간 밀도 선반 - 10kW 미만의 단일 장치 선반을 갖춘 기존 데이터 센터, 공장 및 상업용 건물 - 수냉식 스크류 냉각기 - 수냉식 스크류 냉각기가 가장 비용 효율적인 옵션으로 남아 있습니다. 기술적으로 성숙하고 유지 관리가 쉽고 초기 비용이 낮으며 COP 5.8~6.2가 이러한 시나리오에 이상적입니다.
2025년 초 현재 국내 데이터 센터 랙의 총 수는 800만 개가 넘으며 중간 및 저밀도 랙이 대부분을 차지합니다. 이러한 "오래된 랙"은 액체 냉각으로 하룻밤 사이에 교체되지 않습니다. 이 경우 수냉식 스크류 냉각기의 유예 기간은 5~10년입니다.
그러나 이 유예기간이 안전을 보장하는 것은 아닙니다.
상하이, 선전, 구이저우 및 기타 지역에서는 새로운 데이터 센터의 액체 냉각 선반 비율을 50% 이상으로 늘리고 PUE를 1.4 미만으로 업그레이드할 것을 명시적으로 요구합니다. 즉, 현재 수냉식 스크류 냉각기를 계속 사용하고 있더라도 내일의 새 프로젝트에는 액체 냉각을 사용해야 한다는 의미입니다.
더 깊은 논리는 액체 냉각이 쿨러뿐만 아니라 전체 냉각 구조를 대체한다는 것입니다.
전통적인 구조는 "냉수기 → 냉각수 → 정밀 공조 → 냉기 → 칩"으로 체인이 길고 손실이 높으며 PUE가 높습니다. 액체 냉각 구조는 "콜드 플레이트/침지 → 액체 → 칩"으로 체인이 짧고 손실이 적으며 PUE가 낮습니다. 새로운 구조에서는 쿨러가 "냉방"됩니다. 즉, 고온 냉각수와 액체 냉각 패널을 사용하여 열을 직접 발산하고 기존 쿨러를 모두 우회합니다.
엔비디아 CEO 젠슨 황은 "액체 냉각은 AI 컴퓨팅 성능의 다음 트렌드가 될 것"이라고 직설적으로 말했다. "미래에는 쿨러 없이도 섭씨 45도의 따뜻한 물만으로도 섭씨 80도 이상의 칩을 식힐 수 있을 것입니다."
이것은 제안이 아니라 결론입니다.
한마디로 "더 나은" 것이 아니라 "필요한" 것입니다. 2026년 데이터센터 시장은 끊임없는 소멸 과정을 겪고 있다.
수냉식 스크류 냉각기의 성능은 잃지 않았으며, 6.2 COP는 공냉식 시대의 정점이 되었습니다. 물리 법칙으로 인해 AI 칩은 실현 가능하지 않습니다. 공기와 냉수의 열 방출 용량은 AI 칩을 만들기에 충분하지 않습니다.
액체 냉각은 '더 나은 선택'이 아니라 '유일한 선택'입니다. MCU가 연간 2천만kW 이상을 사용하는 경우, 정책에서 PUE를 1.25 미만으로 요구하는 경우, 10MW 스마트컴퓨팅센터가 연간 3천만kW 이상을 사용하는 경우 선택의 여지가 없습니다.
수냉식 스크류 냉각기부터 수냉식 스크류 냉각기, 액체 냉각기 냉각기에 이르기까지 데이터 센터 냉각 기술은 60년 이상 개발되어 왔습니다. 각 반복은 컴퓨팅 성능의 요구에 따라 이루어졌습니다.
하지만 이번에는 그것을 한계까지 밀어붙이는 것은 요구가 아니라 물리학의 법칙 그 자체입니다.
수냉식 스크류 냉각기의 시대는 끝나지 않았지만 황금시대가 도래했습니다. 다음 10년은 액체 냉각의 시대입니다. 이는 액체 냉각이 복잡해서가 아니라 공냉식 스크류 냉각기와 공냉식 및 수냉식 스크류 냉각기가 실제로 한계에 도달했기 때문입니다.