▲ 김필석 SK이노베이션 환경과학기술원장(左)과 신석민 한국화학연구원장이 MOU체결 후 기념촬영하고 있다.

한국화학연구원(원장 신석민)이 AI 데이터센터의 고밀도 서버에서 발생하는 열을 효율적으로 제어하고 전력 소모를 줄이기 위한 차세대 냉각소재 개발에 나선다.

한국화학연구원은 SK이노베이션 환경과학기술원(원장 김필석)과 15일 대전 화학연에서 ‘에너지솔루션 관련 소재 및 기술 분야 연구협력을 위한 업무협약(MOU)’을 체결하고 AI 데이터센터 및 전기화 분야의 소재·기술 공동개발에 나선다고 밝혔다.

AI 기술 확산으로 고성능 GPU를 대규모로 사용하는 데이터센터가 증가하면서 서버에서 발생하는 열을 적은 전력으로 빠르게 제거하는 열관리 기술의 중요성이 커지고 있다. 기존 공랭식 냉각은 고밀도 서버의 열을 낮추는 데 한계가 있어 액체 냉매의 상변화를 활용하는 2상 냉각이 차세대 냉각 방식으로 주목받고 있다.

2상 냉각은 액체 상태의 냉매가 열을 흡수하면서 기체로 변하고 다시 응축되는 과정에서 많은 열을 전달하는 방식이다. 고효율 냉각을 위해서는 열을 빠르게 흡수하면서 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 냉매와 방열·열전달 소재 개발이 핵심이다.

양 기관은 이번 협약을 통해 △AI 데이터센터 및 전기화 분야 국가연구개발사업 발굴·수행 △열관리·냉각·방열 소재 개발 △전력 인프라용 고효율·친환경 소재 기술 개발 △연구인력 교류 및 기술정보 공유 등을 공동 추진한다.

특히 AI와 화학소재 기술을 결합해 2상 냉각에 적합한 신규 냉매를 발굴하는 연구를 기획하고 있다. 머신러닝을 활용해 냉매 후보물질의 열적·물리적 특성을 예측하고 유망 물질을 선별한 뒤 실제 합성·정제와 열전도도, 잠열 등 핵심 물성을 평가하는 방식이다.

향후 연구에서는 AI 기반 신규 2상 냉매 발굴을 시작으로 냉매 합성·정제 공정 최적화, 서버·랙 단위 성능 검증을 거쳐 500kW급 AI 데이터센터 환경에서 냉각 성능과 전력효율(PUE), 장기 운전 신뢰성을 검증하는 것을 목표로 하고 있다.

이를 통해 데이터센터의 전력 소비에서 냉각이 차지하는 부담을 낮추는 동시에 고집적·고성능 서버에 대응할 수 있는 냉각소재 및 시스템 기술 확보를 추진한다.

신석민 한국화학연구원 원장은 “화학연의 냉매·열관리 소재 연구 역량과 SK이노베이션의 에너지 분야 연구개발 경험을 결합해 AI 데이터센터의 전력효율을 혁신할 수 있는 핵심 소재 원천기술을 확보하겠다”고 말했다.

김필석 SK이노베이션 환경과학기술원 원장은 “AI 데이터센터의 급격한 성장에 대응하려면 냉매부터 소재, 냉각 시스템까지 아우르는 통합적인 기술 혁신이 필요하다”며 “화학연을 비롯한 정부출연연구기관과의 협력을 통해 차세대 에너지솔루션 기술을 선제적으로 확보하고 실제 산업 현장에 적용할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.