中, AI 데이터센터 30초 만에 '영하' 만드는 '소금 고압 냉각법' 공개

전 세계적으로 인공지능(AI) 열풍이 거세지면서 데이터센터의 '열기'를 식히는 것이 기술 패권 경쟁의 핵심 과제로 떠올랐다. 이런 가운데 중국 연구진이 소금과 압력의 화학적 상호작용을 이용해 단 30초 만에 온도를 영하권으로 떨어뜨릴 수 있는 혁신적인 냉각 기술을 개발해 학계와 산업계의 이목을 집중시키고 있다.

1일(현지시각) 사우스 차이나 모닝 포스트(SCMP) 등 주요 외신에 따르면, 중국 연구팀은 새로운 냉매나 복잡한 기계 장치 대신 물속 염분의 용도 변화를 활용한 '압력 구동식 화학 냉각 공정'을 선보였다. 이 기술은 에너지 소비가 막대한 기존 데이터센터 냉각 방식의 한계를 극복할 수 있는 유력한 대안으로 평가받는다.


이번 기술의 핵심 요소는 특이한 용해도를 가진 염인 '티오시안산암모늄(Ammonium Thiocyanate)'과 물, 그리고 이를 조절하는 압력이다. 연구팀은 이 과정을 '젖은 스펀지'에 비유하여 설명한다. 고압 환경에서는 엄청난 양의 티오시안산암모늄이 물에 녹아들어 초고농도의 포화 용액 상태가 된다.

핵심은 그다음 단계다. 가해졌던 압력을 순간적으로 해제하면, 물속에 억지로 녹아있던 소금 입자들이 다시 안정적인 상태로 재구성되거나 용해 상태를 변화시키려 한다. 이 과정에서 주변의 열을 폭발적으로 흡수하는 '흡열 용해' 현상이 발생하는데, 연구팀은 압력 제어 기술을 통해 이 효과를 극대화했다. 그 결과 냉각 매체의 온도는 단 몇 초 만에 수십 도가 하락하며, 30초 이내에 영하의 온도에 도달하는 경이로운 성능을 기록했다.

현재 인공지능 데이터센터는 대규모 그래픽 처리 장치(GPU)와 고성능 하드웨어가 좁은 공간에 밀집되어 있어, 상상을 초월하는 열을 방출한다. 특히 AI 학습과 같은 고부하 작업 시 발생하는 '예측 불가능한 열 급증(Heat Spike)'은 기존의 팬이나 에어컨 시스템으로는 즉각 대응하기가 매우 까다롭다. 기존 방식은 열을 외부로 이동시키기 위해 펌프와 팬을 끊임없이 돌려야 하므로 지속적인 에너지 투입이 필수적이다.

반면, 중국의 새로운 공정은 저장된 '화학적 전위(가압 염 용액)'를 이용한다. 이는 냉각력을 마치 배터리처럼 저장해 두었다가 필요한 순간 즉시 방출하는 '냉각 완충 장치' 혹은 '냉각 축전기' 역할을 한다. 평소에는 고압 상태를 유지하다가 AI 연산으로 열이 급격히 치솟는 순간 압력을 낮춰 순식간에 온도를 떨어뜨리는 방식이다.


데이터센터 운영 비용 중 냉각이 차지하는 비중은 전체 전력 소비량의 30%에서 많게는 50%에 육박한다. 이 기술이 상용화될 경우, 대규모 냉각 설비를 상시 풀가동하지 않고도 피크 타임의 열 부하를 효과적으로 관리할 수 있어 운영비를 획기적으로 낮출 수 있다.

그러나 장밋빛 전망만 있는 것은 아니다. 해결해야 할 숙제도 뚜렷하다. 첫째는 '부식' 문제다. 고농도의 염 용액을 사용하기 때문에 냉각 시스템 내부 장비의 부식을 방지하기 위한 특수 소재 개발이 선행되어야 한다. 둘째는 '재가압 에너지'다. 사용한 소금 용액을 다시 냉각 가능한 상태로 만들기 위해 고압을 가하는 과정에서도 상당한 에너지가 소모된다. 이 재순환 과정의 효율성이 전체 경제성을 결정지을 것으로 보인다.
SCMP에 따르면 중국 연구진은 "이 기술은 기존 냉각 방식을 완전히 대체하기보다는 보조적인 급속 냉각 시스템으로서 AI 하드웨어의 안정성을 획기적으로 높일 것"이라며, "현재 실험실 수준의 성과를 실제 데이터센터 규모로 확장하기 위한 후속 연구와 안정성 검증에 박차를 가하고 있다"고 밝혔다.


이태준 글로벌이코노믹 기자 tjlee@g-enews.com