AI 데이터센터(AIDC)와 전기차 배터리 발열 문제를 해결할 차세대 열관리 솔루션 '액침냉각' 기술이 주목받고 있다. '4조 시장'에서 우위를 점하기 위해 글로벌 기업 엔비디아를 비롯해 SK, LG, 국내 정유업계등 기술 개발에 뛰어 들고 있어 기술 경쟁이 치열해질 것으로 보인다.

4일 대한무역투자진흥공사(코트라)에 따르면 액침 냉각액 시장은 오는 2030년까지 32억 달러(약 4조6659억원) 규모, 연 평균 8.2%씩 성장할 것으로 예상했다. 액침냉각은 기존 간접냉각 방식(공랭식, 수랭식)과 달리, 전기가 통하지 않는 비전도성 액체(플루이드)에 배터리를 직접 담그는 기술이다. 발화를 억제하면서 에너지 효율을 높이는 것이 가능하다. 냉각 효율성이 가장 높고 비전도성 액체를 사용하기 때문에 누전이나 전기적 손상 위험이 없다는 게 가장 큰 장점이다.

AIDC와 전기차 시장에서 주목하고 있는 이유다.

데이터센터의 경우 전력량 중 30~50%는 열을 가라앉히는데 사용되고 있어 비용과 장비손상, 발열 문제 해결이 과제다. 액침 냉각 기술을 도입하게 될 경우 기존 공랭식 대비 데이터센터 냉각 비용을 90% 절감할 수 있고 제한된 공간에 더 많은 장비를 배치할 수 있어 경제성도 높아진다. 엔비디아가 액침냉각시스템 공급사를 찾고 있는 이유다.

엔비디아의 차세대 인공지능(AI) 그래픽처리장치(GPU) '블랙웰'의 경우 게임용으로 개발되면서 전력 소모량이 크고 고대역폭메모리(HBM) 등 데이터센터에 활용되는 반도체가 늘어나면서 액침냉각 기술이 필요한 상황이다.

전기차 배터리도 고속 충전과 방전 과정에서 높은 열이 발생하기 때문에 액침냉각을 통해 배터리 셀의 온도를 균일하게 유지하고 열 폭주를 억제해 화재나 폭발로 이어지는 것을 막을 수 있다. 충전 중 열 발생 역시 효과적으로 관리해 충전 시간 단축, 배터리 수명 연장 등에 도움을 준다. 또한 전기차의 경우 배터리 무게로 인해 내연기관 자동차 보다 무겁기 때문에 액침냉각 기술 도입 시 배터리 무게가 가벼워져 1회 충전 시 주행가능거리가 늘어난다.

'액침냉각'에 대한 수요가 높아지면서 기술 경쟁도 치열하다.

SK엔무브는 국내 정유사 중 처음으로 액침냉각 시장에 진출했다. 지난 2023년 SK텔레콤 데이터센터에 액침 냉각 기술을 시현해 실증평가를 마쳤고 현재 기술 적용을 앞두고 있다. 오는 5일에는 국내 최대 배터리 전시회 '인터배터리 2025'에서 액침냉각 기술을 선보일 예정이다.

에쓰오일은 지난해 섭씨 250도 이상의 고인화점 액침냉각유 '에쓰오일 e-쿨링 솔루션'을 출시했고, 한국과 일본 등 글로벌 시장을 공략하고 있다. 현재는 파트너사와 공동 연구를 통해 다양한 산업에 확대할 계획이다.

GS칼텍스는 전기차 배터리 기업과 협력해 분야별 특화된 액침냉각 제품의 개발도 진행하고 있고, HD현대오일뱅크도 지난해 12월 GRC로부터 일렉트로세이프 프로그램 인증을 획득해 국내 데이터 업체와 실증 사업 관련 논의를 진행하고 있다. LG CNS는 현재 액침냉각 기술 연구과제를 산업통상자원부 산하 한국에너지기술평가원과 수행하고 있다.

정유업계 관계자는 "액침 냉각 기술은 다양한 고발열 장비의 열 관리 문제를 해결 할 수 있기 때문에 다양한 응용 분야에 맞춘 전용 냉각유 개발을 통해 시장 점유율을 확대해야한다"며 "현재 미국산 냉각유의 시장 점유율이 지속적으로 증가하고 있어 후발주자가 되지 않기 위해 기술 개발에 더욱 투자 할 것으로 보인다"고 말했다.