시장 시나리오
데이터센터 냉각 시장은 2024년 101억 7천만 달러 규모였으며, 2025년부터 2033년까지 연평균 13.82%의 성장률로 2033년에는 326억 1천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
2023년 전 세계 데이터센터 공간은 크게 확장되어 기존 시설과 하이퍼스케일 시설을 모두 합쳐 약 7억 평방피트에 달했습니다. 에너지 사용량 데이터에 따르면 이러한 시설의 총 에너지 소비량은 300테라와트를 넘어섰으며, 냉각이 주요 원인으로 작용하고 있습니다. 또한 업계 분석가들은 2023년 기준 전 세계 데이터센터 냉각 비용 지출이 약 400억 달러에 이를 것으로 예상하고 있습니다. 일부 업체는 새로운 액체 냉각 기술 덕분에 랙당 냉각 비용이 1만 달러까지 절감되었다고 보고하고 있습니다. 한편, 대형 코로케이션 센터는 연간 4천만 달러 이상을 냉각에 지출하는 것으로 나타났습니다. 전력 효율을 개선하고자 하는 신규 구축 시설의 평균 PUE는 약 1.55입니다.
인공지능 워크로드의 증가로 데이터센터 냉각 시장의 기존 냉각 용량 한계가 드러나면서, 수냉식이나 자유공기 직접 칩 액체 냉각과 같은 첨단 방식이 등장하고 있습니다. 일부 차세대 하이퍼스케일 시설에서는 회수된 열을 지역난방 네트워크로 보내는 6메가와트 이상의 열 재활용 메커니즘이 도입되기도 합니다. 인공지능 워크로드를 처리하는 고밀도 시설은 랙당 40kW를 초과하는 열 부하를 감당하기 위해 수냉식 시스템을 사용하는 경우가 많습니다. 여러 국가에서는 2기가와트 규모의 열 용량을 갖춘 엣지 데이터센터를 대상으로 냉매 기반 냉각 방식의 시범 프로젝트를 진행하고 있습니다. 데이터센터 관리에 인공지능이 접목됨에 따라 온도 및 습도 제어 기술도 지속적으로 발전하고 있습니다.
데이터센터 냉각 시장에서 냉각 솔루션에 대한 요구가 높아지는 데에는 여러 요인이 복합적으로 작용하고 있습니다. 클라우드 서비스 이용 증가, AI 기반 워크로드 증가, 디지털 전환 프로젝트의 진전 등이 데이터센터 자원 업그레이드 및 확장을 촉진하는 주요 요인입니다. 에너지 효율이 높은 기술의 발전과 친환경 인프라 구축을 위한 정부 정책 강화 또한 냉각 솔루션 도입을 가속화하고 있습니다. 운영 비용 절감 및 규제 요건 충족을 위한 지속가능성에 대한 기업들의 관심이 높아짐에 따라 냉각수 순환 시스템 및 증발식 냉각과 같은 혁신적인 기술 개발이 가속화되고 있습니다. 기업들이 워크로드를 오프사이트로 이전함에 따라 코로케이션 및 클라우드 시설에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이러한 추세는 데이터센터 냉각 시장을 투자, 연구 및 설계 혁신을 위한 매력적인 시장으로 만들고 있습니다.
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시장 역학
주요 원인: 서버 밀도 증가로 인해 더욱 강력하고 효율적인 냉각 인프라가 요구됩니다.
전 세계 거의 모든 데이터 센터에서 온도 제어가 최우선 과제가 되고 있습니다. 이는 최근 구축되고 있는 인공지능(AI) 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 서버가 매우 높은 냉각 용량을 요구하기 때문입니다. 랙당 25kW에서 최대 50kW에 이르는 냉각 용량을 필요로 하는 데이터 센터는 냉각 시스템의 한계에 도전하고 있습니다. 이러한 급격한 열 발생량 증가는 전 세계 데이터 센터 냉각 시장이 2024년까지 101억 8천만 달러 규모로 성장할 것이라는 전망을 뒷받침합니다. 업계 전문가들은 향후 도입될 침수형 냉각 시스템이 2024년까지 랙 밀도를 100kW 이상으로 끌어올릴 것으로 예측하고 있습니다. 침수형 시스템은 AI에 필요한 높은 랙 밀도 요구 사항을 충족하는 데에도 기여합니다. 이러한 성장 압력은 IT 건설 붐에서도 확인할 수 있는데, 현재 전 세계적으로 80개 이상의 하이퍼스케일 데이터 센터 건설 프로젝트가 활발히 검토되고 있습니다. 이와 동시에, 주요 장비가 보관된 데이터 센터의 온도, 습도 및 공기 흐름 관리에 있어 운영자들이 더 큰 어려움에 직면할 것으로 예상함에 따라 200개 이상의 주요 데이터 센터에 센서를 설치하는 추세가 가속화되고 있습니다.
고밀도 데이터센터 냉각 시장의 미래 성장 규모를 고려하여 적절한 프레임워크 내에서 혁신적인 전략을 구현하는 것이 필수적입니다. 예를 들어 액체 침지 냉각 방식은 최고 수준의 서버 밀도를 수용할 수 있도록 충분한 열 제거 전략을 필요로 합니다. 이는 초고밀도 데이터센터 환경에서 데이터센터 냉각 시장이 2032년까지 466억 달러를 넘어설 수 있음을 의미합니다. 액체 침지 냉각 시스템의 열 관리를 위한 두 번째 직접적인 접근 방식은 칩 직접 냉각 방식이며, 이는 이미 여러 초기 프로젝트에서 사용되어 유사한 방식으로 효과가 입증되고 있습니다. 또한 HPC 장비에 대한 수요가 증가함에 따라 데이터센터 공급업체에 맞춤형 고성능 냉각 설비에 대한 수요가 증가하고 있으며, HPC 시설에만 평균 200만 달러 이상이 투자되고 있습니다. 결과적으로, 고밀도 냉각 시스템을 위한 열 설비의 전면적인 개편은 최적의 열 관리를 통해 전체 운영 표준에 부합하는 새로운 데이터센터의 모습을 제시합니다.
추세: 냉각 성능을 크게 향상시키기 위한 액체 침지 기술의 도입
침수 냉각 기술은 현대 데이터 센터 냉각 시장에서 중요한 기술로 자리매김했습니다. 사용자들은 특수 설계된 절연 유체에 서버나 구성 요소 전체를 담그는 방식이 공랭식보다 발열 지점 제거에 훨씬 효과적이라는 보고를 하기 시작했습니다. 2023년에는 칩 직접 냉각 방식과 침수 냉각 방식을 포함한 액체 냉각 시장 규모가 약 38억 달러에 달했습니다. 업계 전망에 따르면 차세대 침수 솔루션은 칩당 1,000W 이상의 전력을 소비하는 CPU를 지원할 예정이며, 이는 2024년에 매우 중요한 의미를 가질 것입니다. 이러한 향상된 성능은 데이터 센터에서 특히 딥러닝 작업과 같이 발열량이 매우 높은 AI 작업을 수행할 수 있는 기회를 제공합니다. 암호화폐 채굴 및 블록체인 서버 분야에서도 침수 냉각에 대한 관심이 높아지고 있으며, 여러 업체가 침수 기술 업그레이드에 1,000만 달러 이상을 투자했습니다.
운영 효율성 향상 외에도, 이러한 시스템은 유지보수 요구 사항 감소 및 열 재활용 옵션 제공 등 다양한 운영상의 이점을 제공합니다. 최근 시장 조사에 따르면, 데이터 센터 냉각 시장에서 액체 침수 냉각 시스템 도입에 대한 누적 투자액은 2033년까지 110억 달러를 넘어설 것으로 예상되며, 이는 하이퍼스케일 및 코로케이션 제공업체의 높은 관심을 보여줍니다. 아시아와 북미 지역의 데이터 센터 운영업체들은 침수 냉각 기술이 고밀도 HPC 클러스터에 필수적인 랙당 수십 킬로와트의 열을 제거할 수 있다고 주장합니다. 성장을 촉진하는 하이퍼컨덕터 기술에서 침수 냉각은 기계 설비 요소를 줄이는 데 도움이 되기 때문에 중요한 요소로 여겨집니다. 중국의 데이터 센터는 냉각 장치 운영에 연간 최대 100만 달러가 소요되지만, 많은 시설에서 침수 냉각을 도입하여 대형 냉각 장치의 필요성을 줄이고 있습니다.
과제: 전력 밀도와 부지 제약 조건 간의 균형을 맞추는 것은 열 관리 전략을 복잡하게 만듭니다.
도시 확장은 데이터 센터 부지 면적 감소를 초래하여 데이터 센터 운영자들이 더 작은 공간에 더 많은 컴퓨팅 성능을 집약해야 하는 문제에 직면하게 합니다. 이는 데이터 센터 냉각 시장에 더욱 큰 부담을 주고 있습니다. 특히 미국과 같은 대도시에서는 평방피트당 최대 1,000달러에 달하는 높은 주택담보대출 비용 때문에 이러한 문제가 더욱 두드러집니다. 랙 밀도가 높아지면 과도한 열 발생이 발생하는데, 이는 HVAC 시스템과 같은 일반적인 열 관리 방식으로는 효과적으로 제어하기 어렵습니다. 최근 조사에 따르면 2024년까지 최소 40개의 주요 대도시 데이터 센터 시설이 확장을 계획하고 있으며, 이러한 시설들은 공간 제약으로 인해 새로운 냉각 방식을 도입해야 할 필요성을 느끼고 있습니다. 도쿄와 싱가포르의 대형 시설에서는 랙당 최대 30kW의 열 요구량을 충족할 수 있는 소형 열 모듈을 테스트하고 있습니다. 일부 데이터 센터 운영자와 기업은 부하를 분산하여 부동산 가용성 제약을 완화하려는 계획을 가지고 있지만, 공간 부족으로 인해 강력한 냉각 솔루션이 여전히 필요합니다.
밀도와 공간 간의 연관성은 총 소유 비용을 크게 증가시킬 수 있는 엔지니어링 과제를 야기합니다. 전문가들은 전 세계적으로 약 75개의 데이터 센터가 시설 면적은 유지하면서 공기 흐름 경로를 개선하기 위해 레이아웃을 재설계하고 있다고 지적합니다. 데이터 센터 냉각 시장의 일부 프로젝트에서는 새로운 고급 액체 냉각 시스템을 위한 맞춤형 배관에 약 200만~300만 달러를 투자했습니다. 특히 클라우드 서비스를 제공하는 도심형 데이터 센터는 수직 랙 높이와 수평 공기 흐름의 균형을 맞추는 데 많은 시간과 노력을 낭비하는 경향이 있습니다. 이러한 공간적 문제를 해결하기 위한 다른 접근 방식으로는 직접 액체 냉각이나 침수식 냉각 방식 등이 있으며, 이러한 방식은 높은 열 밀도를 처리해야 하는 협소한 공간에 보다 효과적인 솔루션을 제공하기 때문에 최근 더욱 널리 사용되고 있습니다. 결국, 높은 전력 밀도를 유지하면서 시설 면적 제한을 충족해야 하는 어려움은 건물 구조, 냉각 시스템 및 예측 분석을 고려한 보다 나은 열 관리 설계의 필요성을 강조하며, 이를 통해 운영 안정성을 유지할 수 있도록 해야 합니다.
부분 분석
구성요소별
구성 요소별로 살펴보면, 솔루션 부문이 데이터센터 냉각 시장에서 61% 이상의 매출 점유율로 지배적인 위치를 유지할 것으로 예상됩니다. 에어컨, 칠링 시스템, 액체 냉각 솔루션, 냉각탑, 이코노마이저, 제어 시스템 등 다양한 냉각 솔루션은 데이터센터 열 관리의 핵심 구성 요소입니다. 이러한 솔루션은 서버실부터 하이퍼스케일 및 엣지 컴퓨팅 시설에 이르기까지 광범위한 냉각 요구 사항을 충족합니다. 각 솔루션은 다양한 워크로드 요구 사항에 맞는 고유한 온도 조절 솔루션을 제공하기 때문에 데이터센터 냉각 총비용의 61% 이상을 차지합니다. 데이터센터 냉각 시스템 시장은 현재 환경의 높은 열 부하를 처리하기 위해 필요한 대규모 유지 관리 시스템을 반영합니다. 이 분야는 AI 및 HPC의 높은 보급률로 인해 2023년에 액체 냉각 솔루션에 38억 달러를 투자했습니다. 여러 하이퍼스케일 센터는 새로운 랙 밀도 기준을 충족하기 위해 38억 달러 규모의 칠러 및 제어 시스템을 구축하기 시작했습니다. 이코노마이저 시스템에 사용되는 냉각기는 라틴 아메리카 및 아시아 일부 지역과 같이 따뜻한 지역에 위치한 센터 운영자가 500만 달러 이상을 들여 이러한 시스템을 설치할 수 있도록 해줍니다.
전자 장치와 제어 시스템은 긴밀하게 연결되어 있으며, 제어 시스템은 이러한 서로 다른 장치들을 연결하는 데 도움을 줍니다. 제어 시스템은 종종 고급 애플리케이션을 사용하여 캠퍼스 전체의 공기 흐름, 온도 및 습도를 조절합니다. 대규모 데이터 센터 시설에서는 이미 3만 평방피트가 넘는 면적에 기계식 냉각 시스템이 설치되어 있다고 보고되었습니다. 따라서 데이터 센터 냉각 시장 조사 자료만 살펴봐도 이러한 시스템에 상당한 금액이 투자되었음을 알 수 있습니다. 초거대 규모의 데이터 센터에서는 고급 냉각 장치가 개당 100만 달러 이상의 가치를 가질 수 있다는 것은 당연한 결과입니다. 반면 냉각탑은 강력한 샤프트를 통해 열을 전달하는 수냉식 시스템의 열을 방출하는 장치로 사용됩니다. 하지만 소규모 환경에서는 여전히 에어컨 시스템이 선호되는 옵션이며, 일부 운영업체는 매년 50개 이상의 새로운 엣지 데이터 센터에 에어컨 시스템을 도입하고 있습니다.
데이터 센터 유형별
데이터센터 유형별로는 서버 밀도 증가와 안정적인 디지털 인프라에 대한 수요 증대로 인해 Tier 2 데이터센터가 데이터센터 냉각 시장의 36.5%를 점유하며 시장을 주도하고 있습니다. 2023년에는 4,700개 이상의 Tier 2 데이터센터가 있었으며, 총 약 2억 6천만 평방피트의 운영 면적을 제공했습니다. 이러한 데이터센터들은 열 충격 및 열 부하 제한을 완화하기 위해 고급 공기 흐름 관리 시스템을 갖추고 있으며, 일부 확장 프로젝트에서는 단일 프로젝트로 최대 15메가와트의 전력을 추가 공급하기도 했습니다. 또한, 일반 운영업체들은 냉각수 루프 및 모듈형 공기 처리 장치와 같은 장비에 매년 약 120억 달러를 투자하여 중요 서버의 열로 인한 가동 중지 시간을 최소화하고 있습니다. 일부 지역의 랙 평균 밀도는 랙당 9kW에 달하여 중간 규모 데이터센터에서 더 큰 데이터 부하를 처리하려는 계획이 증가하고 있음을 보여줍니다.
2등급 데이터센터 냉각 수요가 높은 주요 요인 중 하나는 데이터센터 냉각 생태계에서 2등급 업체들이 수행하는 특수한 역할입니다. 이러한 시설들은 정부 기관부터 클라우드 기업에 이르기까지 다양한 고객을 대상으로 서비스를 제공하기 때문에 최대 가동 시간을 위한 수평적 및 수직적 솔루션이 필요합니다. 또한, 지역별 요구 사항을 충족하는 자체 적응형 솔루션은 에너지 효율적인 설계를 촉진하고, 이는 단열 냉각 캐비닛과 고급 실시간 온도 모니터링 시스템의 데이터센터 도입으로 이어졌습니다. 중간 수준의 작업 부하에 특화된 냉각 시스템과 합리적인 가격의 이중화 방식 덕분에, 성능 요구 사항이 점점 더 엄격해지는 기업들은 2등급 데이터센터에 기꺼이 투자하고 있습니다. 많은 경우, 2등급 데이터센터 개발자들은 냉각기 및 열교환기 개선을 위해 HVAC 장비 전문 제조업체와 협력하여 새로운 데이터센터의 전력 사용 효율(PUE)을 향상시키고 있습니다. 데이터 저장 요구 사항이 증가하고 컴퓨팅 작업의 난이도가 높아짐에 따라, 2등급 데이터 센터는 고객의 다양한 요구 사항을 충족하기 위해 열 관리 전략을 지속적으로 개선하고 다양화함으로써 글로벌 데이터 센터 냉각 시장에서 시장 지배력을 유지하고 있습니다.
업종별
전 세계 데이터센터 냉각 시장의 성장은 IT 및 통신 부문의 영향이 매우 크며, 이는 혁신적인 냉각 솔루션에 대한 수요를 견인하고 있습니다. 이 산업이 차지하는 시장 점유율은 2024년에 약 24.9%에 달했습니다. 이들 사업자는 기본적인 기업용 시설부터 네트워크의 고급 기능을 갖춘 시설까지 약 4억 5천만 평방피트 규모의 데이터센터를 보유하고 있습니다. 수많은 통신 및 기술 기업들은 500만 평방피트가 넘는 대형 시설을 운영하고 있으며, 5G 네트워크 구축 및 클라우드 지원 서비스 운영을 위해 30메가와트 이상의 전력을 필요로 합니다. 이러한 급격한 성장으로 인해 열 관리 분야도 꾸준히 성장하고 있습니다. 한 주요 데이터센터의 경우, 2023년에 첨단 냉각 시스템 업그레이드에 2,500만 달러 이상이 투자된 것으로 추산됩니다.
대규모 컴퓨팅 용량을 기반으로 안정적인 글로벌 연결성을 끊임없이 추구하는 업계의 추세가 데이터센터 냉각 시장 수요 증가의 주요 원인입니다. 지역별 하이퍼스케일 클라우드 서비스, 모바일 데이터 소비, 스트리밍 플랫폼의 확산으로 엄격한 규제 속에서도 첨단 하드웨어 도입이 가능해졌습니다. 이러한 성장세는 운영사들이 다양한 기후 조건에서 지속가능성 목표를 달성하면서 칩 직접 냉각 방식이나 산업용 냉각수 시스템과 같은 차세대 냉각 전략을 채택하도록 촉진하고 있습니다. 궁극적으로 IT 및 통신 부문의 지속적인 성장은 디지털 인프라뿐 아니라 데이터센터의 열 방출 관리 방식에도 중요한 역할을 하며, 모든 대륙에 걸쳐 냉각 기술 혁신과 투자를 주도하고 있습니다.
냉각 유형별
62.6% 이상의 시장 점유율을 차지하는 실내 냉각 솔루션은 데이터 센터 냉각 시장에서 지배적인 위치를 차지하고 있습니다. 데이터 센터 운영자는 이러한 솔루션을 활용하여 최적의 온도 및 습도 조건을 유지하고 관리합니다. 최근 시장 조사에 따르면, 데이터 센터 냉각을 위해 컴퓨터실 공조 시스템이 도입된 프로젝트가 3,000건 이상에 달합니다. 이는 서버 인프라의 최적 성능에 필요한 온도와 습도의 안정성을 보장하기 위한 것입니다. 많은 운영자에 따르면, 이러한 시스템의 가격은 내장 센서 및 가변 속도 컨트롤러와 같은 맞춤형 기능에 따라 대당 약 18,000달러 정도입니다.
실내 냉각 시스템의 주요 이점 중 하나는 변화하는 IT 요구 사항에 맞춰 유연하게 대응할 수 있다는 점입니다. 데이터 센터 냉각 시장의 일부 제조업체는 최근 시설에서 전력 사용 효율(PUE) 평균 약 1.60을 기록했으며, 이는 비용 절감과 높은 신뢰성을 추구하는 데이터 센터에 이상적인 선택지가 되고 있습니다. 한 글로벌 운영업체는 지난 회계연도에 기존의 실내 냉각기를 최신 실내 냉각 시스템으로 교체하는 것만으로 열 관련 시스템 다운타임을 약 800건 예방할 수 있었습니다. 이러한 시스템은 기존 제어 시스템과 호환되는 경우가 많아 환경 요소를 실시간으로 측정하고 랙 온도가 너무 높아지면 동적으로 제어할 수 있습니다. 시설 운영자는 냉기가 컴퓨터 랙 주변에 적절하게 분산되도록 함으로써, 기존 시설에서 값비싼 개보수를 필요로 했던 중요한 냉방 문제를 효과적으로 관리할 수 있습니다. 데이터센터 업계에서 점점 더 높은 컴퓨팅 부하에 대한 요구가 증가함에 따라, 실내 냉각 기술은 기존 시설뿐만 아니라 신규 시설에서도 핵심 냉각 기술로 자리매김할 수 있도록 지속적인 개선을 거듭할 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다.
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지역분석
북미는 데이터센터 냉각 시장에서 여전히 최대 시장 점유율(39.41%)을 차지하고 있습니다. 이는 북미 지역의 우수한 기술 및 통신 인프라와 수많은 기술 기업들의 존재 덕분입니다. 특히 미국은 버지니아, 텍사스, 캘리포니아 등지에서 확장 중인 하이퍼스케일 및 코로케이션 데이터센터 제공업체들의 풍부한 용량 덕분에 단일 시장으로는 최대 규모를 자랑합니다. 2023년 북미 데이터센터의 총 전력 사용량은 7.4기가와트(GW)에 달할 것으로 예상되며, 이는 2022년 대비 약 2.5GW 증가한 수치로, 상당 부분이 시스템 냉각에 사용될 것으로 전망됩니다. 이러한 수치는 코어사이트(CoreSite)의 규모와 비교해 볼 때 상당히 큰 규모입니다. 코어사이트는 총 253.1MW의 전력 용량과 38,134개의 크로스 커넥트를 보유한 28개의 데이터센터만을 운영하고 있지만, 약 360만 평방피트(약 35만 제곱미터)의 순 임대 가능 공간을 확보하고 있습니다. 데이터를 다른 관점에서 살펴보면, 이 구조물들이 소비하는 북미 가정용 전력량은 약 6,482,400가구에 전력을 공급할 수 있는 양입니다.
이러한 지배력을 결정하고 유지하는 데에는 여러 요소가 작용합니다. 막대한 자본, 활발한 인수합병 시장, 그리고 효율적인 법률 시스템은 미국과 캐나다 시장에서 혁신을 주도하는 원동력입니다. 북미 데이터센터 냉각 시장은 저렴하고 안정적인 에너지를 기반으로 새로운 시설에 투자하고 건설해 온 역사를 가지고 있으며, 이는 더 많은 기업을 유치하는 데 기여하고 있습니다. 특히 텍사스와 같이 킬로와트시당 전기 요금이 0.05달러 미만인 지역에서 이러한 경향이 두드러집니다. 기온이 낮은 지역에서 냉각 비용을 절감하는 것은 투자 효율성을 높여줍니다. Vertiv, Stulz GmbH, Schneider Electric, Rittal은 고밀도 랙에서 작동 가능한 냉각 시스템을 개발한 대표적인 기업으로, 현재 친환경 데이터센터에 사용되고 있습니다. 미국은 광활한 국토와 발달된 광섬유 네트워크를 보유하고 있어 북미 데이터센터 용량 확대에 가장 크게 기여하고 있습니다. 이러한 발전과 더불어 클라우드 기반 서비스, AI 워크로드 및 엣지 컴퓨팅에 대한 수요 증가를 고려할 때, 이 지역의 풍부한 연구 환경과 지속적인 냉각 기술 발전은 향후 몇 년 동안 글로벌 데이터 센터 냉각 시장에서 선두 자리를 유지하는 데 도움이 될 것입니다.
데이터센터 냉각 시장의 주요 업체
시장 세분화 개요
구성요소별
데이터 센터 유형별
냉각 방식별
업종별
지역별
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