서버를 액체에 담가 냉각하는 바르셀로나의 기술, Submer

2026년에 기술 산업이 범용 인공지능(AGI)의 지평에 대해 논할 때, 대화는 보통 수학적 추상 개념을 중심으로 이루어집니다. 즉, 수조 개의 매개변수, 추론 보상 함수, Gemini 3.8 / 4 Argon, Claude Mythos 또는 GPT Astra와 같은 모델, 그리고 복잡한 자율 에이전트들입니다.

하지만 이러한 모델들이 실제로 작동하는 대규모 데이터 센터 내부의 현실은 잔혹할 정도로 물리적이고, 소음이 심하며, 열역학적입니다. 바로 와트(watts), 실리콘, 극심한 열 그 자체입니다.

최신 AI 훈련용으로 설계된 서버 랙 하나는 오늘날 전력으로 80kW에서 120kW 사이를 소비합니다. 이를 비교하자면, 이 단 하나의 금속 캐비닛이 차지하는 공간에서 최대 출력으로 작동하는 산업용 오븐 40개가 발생하는 것과 같은 열 에너지를 만들어냅니다.

전통적인 팬을 이용해 차가운 공기 흐름을 밀어내며 이러한 괴물 같은 장치를 냉각하려는 시도는, 물리학 법칙의 관점에서 볼 때 화산 폭발을 부채로 끄려는 것과 같습니다.

역사적으로 데이터 센터 전체 전기 요금 중 **최대 40%**가 데이터를 계산하는 데 사용되는 것이 아니라, 프로세서가 녹는 것을 방지하기 위해 에어컨 컴프레서와 거대한 터빈을 가동하는 데 소비되었습니다.

2015년, 바르셀로나의 두 엔지니어는 초고성능 컴퓨팅(supercomputing)이 도래하면서 이 모델이 붕괴할 것이라고 예측했고, 광기처럼 들리는 질문을 던지기로 했습니다. 바로 '만약 서버 전체를 액체에 담그면 어떨까?'

이렇게 해서 Submer가 탄생했습니다.

Datalaria에서 Wallapop, HappyRobot, Devo, Carto의 궤적과 Clarity AI의 기후 분석을 탐구한 후, 이 기사는 Submer의 엔지니어링을 해부합니다. Submer는 카탈루냐에서 탄생하여 액체 침수 냉각(Immersion Cooling) 분야에 혁명을 일으켰고, AGI 인프라를 물리적으로 실현 가능하게 만드는 데 있어 Intel, Nvidia, Dell, Supermicro와 같은 거대 기업들의 조용한 동맹이 되었습니다.

기원: 엄청난 소음에서 L'Hospitalet의 작업장까지

Submer의 역사는 실제 운영상의 좌절감에서 시작되었습니다. 데이터 센터 아키텍처 및 통신 네트워크에 대한 광범위한 경험을 가진 스페인-영국 사업가 Daniel Pope는 수년 동안 전통적인 시설을 관리해 왔습니다. 그는 공랭식 냉각의 악몽을 매일 겪었습니다. 즉, 음향 소음이 90데시벨을 초과하는 공간, 증발탑에서 막대한 양의 식수 소비, 그리고 사소한 수요 급증에도 열적 스로틀링(thermal throttling)을 겪는 하드웨어 등이었습니다.

공동 창업자 Pol Valls(소프트웨어 엔지니어 및 제품 전문가)와 함께 Pope는 돌이킬 수 없는 결론에 도달했습니다. 공기는 형편없는 열전도체라는 것입니다. 액체는 공기보다 부피당 열용량이 천 배 이상 높습니다.

2015년, 바르셀로나의 L'Hospitalet de Llobregat 산업 건물에서 창업자들은 작동 중인 메인보드를 광물유 및 비전도성 유체로 가득 찬 가정용 어항과 컨테이너에 담그기 시작했습니다. 초기 프로토타입은 조잡했고, 수천 유로짜리 마이크로칩 위에 액체를 붓는다는 생각에 공포를 느낀 전통적인 IT 관리자들 사이에서 회의론을 불러일으켰습니다.

하지만 물리 법칙은 거스를 수 없었습니다. 2018년, Submer는 _Mobile World Congress_에서 첫 상업 제품인 SmartPod를 선보였습니다. 이는 표준 랙 서버를 투명하고 점성이 있는 유체에 수직으로 넣는 밀폐된 수평 탱크입니다. 전원을 켜자, 이 장치들은 소음기 하나 없이 극저온에서 작동했으며, 적막함 속에서 냉각 전력 소비를 95% 이상 줄였습니다.

단상 침지(Single-Phase Immersion)의 과학: 유전체 유체와 열역학

칩에 직접 액체를 순환시키는 방식(Direct-to-Chip)과 달리, Submer는 완전한 단상 침지 냉각(Single-Phase Immersion Cooling) 방식을 채택했습니다.

이 시스템의 작동은 세 가지 근본적인 공학 원리에 기반합니다:

1. 생분해성 합성 유전체 유체

이 기술의 핵심은 물이 아니라, 독점 포뮬러를 가진 합성 탄화수소 유체(Castrol / BP와 같은 화학 거대 기업과의 제휴 포함)입니다. 이 유체는 유전체 (절대적인 전기 절연체)이며, 무취, 무독성, 완전 생분해성이며 매우 높은 증발점을 가집니다. 칩, RAM 메모리, 구리 트랙, 커패시터, 전원 공급 장치와 같은 전자 부품들은 액체 속에 영구적으로 잠겨 있어 최소한의 열화나 부식도 일어나지 않습니다.

2. 자연 대류 및 초저에너지 펌핑

차가운 유체가 탱크 바닥으로 들어옵니다. GPU 및 뜨거운 프로세서와 접촉하면서 액체는 직접 전도(conduction)를 통해 열을 흡수하고, 밀도가 낮아지면서 대류(convection)를 따라 표면으로 상승합니다. 저전력 펌프가 뜨거워진 유체를 빼내 외부 플레이트 열교환기(외부 물 순환 회로 또는 건식 회로로 냉각됨)로 보내고, 차가운 유체를 탱크에 되돌려 연속적이고 폐쇄된 사이클을 만듭니다.

3. 핵심 지표: PUE 1.03 달성

데이터 센터의 성능은 **PUE (Power Usage Effectiveness)**라는 지표로 측정됩니다:
$$\text{PUE} = \frac{\text{데이터 센터 총 에너지}}{\text{IT 하드웨어 소비 에너지}}$$
에어컨이 있는 일반적인 데이터 센터의 PUE는 1.50에서 1.60 정도입니다 (프로세서가 소비하는 전력 와트당, 공기를 이동시키고 실내를 냉각하는 데 0.5 또는 0.6와트가 추가로 소모됩니다).

Submer는 이 지표를 1.03까지 낮췄습니다. 설치에 들어오는 모든 전기 중 거의 97%가 컴퓨팅에 할당되어, 에너지 낭비를 거의 완전히 제거합니다.

Comparativa técnica entre la refrigeración por aire tradicional y la inmersión líquida de Submer

자금 조달 및 제휴: 산업 챔피언의 공고화

Submer의 재정적 경로는 유럽에서 가장 야심 찬 하드웨어 딥테크(deep tech) 중 하나가 성숙해 왔음을 반영합니다:

• 초기 라운드 (2018–2020): Alma Mundi Ventures와 같은 벤처 캐피탈(Venture Capital)의 핵심 지원을 받아 통신 및 슈퍼컴퓨팅 파일럿 프로젝트에서 기술을 검증했습니다.
• 시리즈 B (2022): 임팩트 투자 유럽 펀드인 Planet First Partners가 3,400만 달러를 투입하며 참여했고, 이를 통해 회사는 미국(휴스턴)과 대만에 공장 및 R&D 우수 센터를 설립할 수 있었습니다.
• 시리즈 C와 유니콘 직전 (2024–2026): 2024년 10월, Submer는 거대 영국 기업 M&G Investments가 주도하고 Norrsken VC, Mundi Ventures가 참여한 5,550만 달러 규모의 시리즈 C 라운드를 마감했습니다. 이 거래를 통해 회사의 가치 평가는 5억 유로 수준에 도달하며 유니콘(Unicorn) 등급 진입을 준비하게 했습니다.
• 인프라 운영자 및 InferX로의 발전 (2025–2026): 이 회사는 단순히 침수 탱크를 판매하는 데 그치지 않았습니다. InferX와 같은 전담 자회사 및 사업 단위를 설립하여 전체 슈퍼컴퓨팅 캠퍼스를 설계, 건설 및 운영하고 있으며, 특히 서비스형 인공지능(AI-as-a-Service) 클러스터를 수용하도록 특별히 설계된 바르셀로나의 56 MW 규모 메가 프로젝트를 강조합니다.

산업적 관점에서 볼 때, 이 회사의 지배력 핵심은 **Open Compute Project (OCP)**와의 협력과 Intel 같은 칩 제조업체 및 Nvidia 통합업체 생태계와의 직접적인 제휴에 있습니다. 이를 통해 서버가 제조사 보증을 유지하며 침수될 수 있도록 공장 출하 시 인증받는 것을 보장합니다.

AGI의 장벽: AI가 열역학에 의존하는 이유

우리의 [Alan Turing]과 [Oppenheimer] 분석에서 보았듯이, 거대한 과학적 도약은 항상 물리적인 현실의 벽에 부딪히는 것을 확인했습니다.

AGI를 향한 경주는 넘을 수 없는 장벽에 봉착했습니다: 제곱미터당 전력 밀도(power density per square meter).

깊은 사고 체인으로 추론하는 모델(저희가 [Silicon Valley]에서 분석했듯이)을 훈련하려면, GPU들을 네트워크 버스에서의 상호 연결 지연(interconnection latency)을 피하기 위해 미세한 간격으로 배치해야 합니다. 몇 인치짜리 서버 섀시에 각각 1,000와트의 칩 여덟 개를 넣으면, 공기가 안전상의 이유로 칩이 자동으로 클럭 속도를 낮추지 않는 한 방출할 수 없는 열점(thermal point)을 만듭니다.

Submer의 액체 냉각은 이 병목 현상을 비활성화합니다:

1. 전례 없는 밀도: 공기만으로는 15~20kW만을 허용했던 같은 공간에 랙당 100kW 이상을 수용할 수 있게 하여, 제곱미터당 바닥의 컴퓨팅 전력을 다섯 배 증폭시킵니다.
2. 물 소비 제로: AI 데이터 센터는 가뭄 시기에 수백만 리터의 담수를 증발시키는 문제로 혹독한 비판을 받아왔습니다. Submer의 폐쇄 루프(closed-loop) 침수 방식은 물의 증발을 거의 제거합니다.
3. 순환 경제 및 도시 난방: 유체에서 추출된 열은 외부로 배출되지 않습니다. 45°C~55°C 사이의 온도로 나와, [EU AI Act]와 [Clarity AI]의 환경 감사와 완벽하게 일치하여 도시 난방망(district heating)이나 산업 농업 공정에 직접 주입하기에 이상적입니다.

비교표: Datalaria 기술 스타트업

Submer의 진출로, Datalaria가 분석한 스페인 기술 혁신의 명단은 분석 소프트웨어 및 컴퓨터 비전부터 가장 깊이 있는 하드웨어에 이르기까지 포괄합니다:

Submer의 엔지니어링 및 비즈니스 5가지 교훈

Daniel Pope와 Pol Valls의 경로는 기술 구축자들에게 귀중한 교훈을 제공합니다:

1. 알고리즘적 한계뿐만 아니라 물리적 한계를 공략하라

많은 스타트업이 외부 API 위에 소프트웨어 계층을 쌓는 데 서두릅니다. 장기적으로 가장 방어 가능한 가치는 종종 인프라의 물리적 기초, 즉 열역학(thermodynamics), 재료 및 에너지 효율성에서 나옵니다.

2. 지속 가능성을 슬로건이 아닌 경제적 이점으로 삼아라

Submer는 환경 의식에 호소하여 컴퓨팅 거인들을 설득한 것이 아니라, PUE(Power Usage Effectiveness) 1.03이 운영 비용(OPEX)에서 수천만 유로를 절약하고 공간 투자(CAPEX)를 줄일 수 있음을 입증함으로써 그들을 설득했습니다. 최고의 친환경 기술은 경제적으로 무적인 것입니다.

3. 첫날부터 오픈 표준에 전념하라

업계 표준과 비호환적인 독점 기술을 만드는 것은 배척을 자초하는 일입니다. 자신들의 랙을 _Open Compute Project_의 표준으로 설계한 덕분에 Submer는 대형 서버 제조업체의 공급망에 마찰 없이 통합될 수 있었습니다.

4. 하드웨어의 신뢰성은 자본의 인내심을 요구한다