AI 데이터센터가 키우는 PFAS 수요…퇴출 움직임과 충돌

AI 인프라 확산은 PFAS(과불화·폴리플루오로알킬 물질) 수요를 두 갈래로 키우고 있다. 하나는 AI 가속기와 메모리를 만드는 반도체 공급망이고, 다른 하나는 발열이 커진 고밀도 서버를 식히는 열관리·액체 냉각 시스템이다.

문제는 PFAS가 흔히 ‘영원한 화학물질’로 불릴 만큼 환경에서 쉽게 분해되지 않는다는 점이다. AI의 전력·물 사용 부담을 낮추기 위한 기술 선택이 장기적인 화학물질 관리 부담으로 이어질 수 있다는 우려가 나온다.

ChemSec는 2026년 9월 보고서에서 AI·데이터센터 인프라, 반도체 제조, 리튬이온배터리를 PFAS 생산능력 확대의 3대 수요 동력으로 지목했다. 보고서는 극히 일부를 제외한 주요 생산업체들이 증설에 나서고 있으며, Chemours, Syensqo, Arkema, Solstice, Daikin, AGC 등이 AI 인프라 또는 칩 제조와 연계해 투자를 설명하고 있다고 밝혔다. 31

AI가 PFAS 수요를 늘리는 두 경로

1. AI 칩이 늘수록 반도체 공정 수요도 커진다

PFAS는 반도체 제조에서 계면활성제, 식각·세정 공정, 화학물질에 강한 튜브와 피팅 등에 사용될 수 있다. AI 가속기, 메모리, 그리고 이를 생산하는 장비의 수요가 확대되면 팹(반도체 제조공장) 단계의 특수 소재 수요도 함께 늘어날 수 있다. 31

PFAS의 연결고리는 서버 내부에만 국한되지 않는다. NRDC는 데이터센터와 연관된 PFAS 사용처로 냉각, 화재 억제, 반도체 및 기타 전자부품 생산을 들었다. 12

2. 고밀도 서버는 액체 냉각의 필요성을 높인다

서버당 연산 밀도와 발열량이 높아질수록 공기 냉각만으로 열을 처리하기는 어려워진다. 침지 냉각은 전자장비를 전기가 통하지 않는 유전체 액체에 담가 냉각하는 방식이다.

단상 침지 냉각에서는 액체가 끓지 않은 채 순환하며 열을 운반한다. 이 방식에는 폴리알파올레핀 같은 탄화수소계 유체가 흔히 쓰인다. 반면 2상 침지 냉각에서는 불소계 냉매가 뜨거운 부품에서 기화해 열을 가져가고, 이후 응축돼 다시 순환한다. 38

ChemSec는 바로 이 2상 침지 냉각용 유체와 AI·데이터센터 열관리를 PFAS 생산능력 확대의 동력으로 명시했다. 31

기술적으로 유용하지만, 환경적으로는 논쟁적인 이유

PFAS는 높은 내열성, 발수·발유성, 내화학성, 전기절연성 같은 특성 때문에 까다로운 산업 현장에서 활용된다. 고온과 강한 화학물질이 오가는 반도체 공정, 민감한 전자부품을 다루는 냉각 시스템에서 안정적인 성능을 제공할 수 있다는 점이 장점이다.

그러나 이러한 내구성은 동시에 핵심적인 환경 문제이기도 하다. 많은 PFAS는 환경에서 쉽게 분해되지 않는다. Food & Water Watch는 데이터센터 냉각 시스템이 물 사용량을 줄일 가능성이 있더라도, 지속성 PFAS의 추가 사용 경로가 될 수 있다고 지적했다. 2

그렇다고 모든 액체 냉각제가 PFAS 기반이라는 뜻은 아니다. 모든 데이터센터가 침지 냉각을 쓰는 것도 아니다. 다만 AI의 냉각 문제는 어떤 소재를 선택할지의 문제이며, 그 선택은 장기적인 환경 영향을 남길 수 있다.

누가 증설하고, 누가 시장에서 떠나는가

증설: Chemours와 주요 공급사들

ChemSec는 AI·데이터센터 인프라, 반도체 제조, 배터리 수요에 대응해 주요 PFAS 생산업체 다수가 생산능력을 확대하고 있다고 분석했다. 특히 Chemours, Syensqo, Arkema, Solstice, Daikin, AGC가 AI 또는 칩 제조를 관련 투자의 근거로 제시한다고 밝혔다. 31

Chemours는 AI 관련 전략을 비교적 구체적으로 공개한 사례다.

• 이 회사는 2024년 Teflon PFA 생산능력 확대 투자를 완료했으며, 해당 소재가 반도체 제조에 중요하다고 설명했다. 21
• 인도 Navin Fluorine International과 협력해 Opteon 2상 침지 냉각 유체를 생산하기로 했다. 이는 첨단 데이터센터와 AI 하드웨어의 열·에너지·물 문제를 겨냥한 액체 냉각 사업 확대의 일부다. 25
• DataVolt와는 2상 직접칩냉각(direct-to-chip), 2상 침지 냉각 등을 포함한 액체 냉각 기술을 개발·실증하기 위한 계약을 발표했다. 24

Chemours는 규제 승인 등을 전제로 Opteon 2상 침지 냉각의 상용화를 2026년으로 예상했다. 회사는 냉각 에너지 절감 가능성도 제시했지만, 이는 모든 도입 사례에서 독립적으로 검증된 성과가 아니라 회사 측 성능 주장이라는 점은 구분할 필요가 있다. 21

철수: 3M의 퇴장이 바꾼 공급 구도

3M은 2022년 PFAS 제조를 2025년 말까지 단계적으로 중단하겠다고 발표했다. 3M의 Novec과 Fluorinert 제품군은 냉각, 반도체 제조, 화재 예방 분야에 사용돼 왔다. 28

이는 업계 전체가 PFAS에서 일제히 철수한다는 의미는 아니다. 3M이 빠져나간 자리를 다른 공급사들이 반도체·첨단 냉각 수요를 겨냥해 채우려는 시장 재편에 가깝다. 2831

AI-PFAS 시장은 얼마나 큰가

제공된 근거만으로는 AI 인프라에 직접 귀속되는 PFAS 수요 규모를 신뢰성 있게 산정하기 어렵다. ChemSec 분석도 증설 계획과 수요 동인에 초점을 맞췄을 뿐, AI 전용 PFAS 생산량을 수치로 제시하지는 않았다. 31

다만 더 넓은 침지 냉각 유체 시장은 참고 지표가 된다. MarketsandMarkets는 데이터센터 침지 냉각 유체 시장이 2025년 1억8,000만 달러에서 2032년 8억3,000만 달러로 성장할 것으로 전망했으며, 연평균 성장률은 23.9%로 제시했다. 41

단, 이 시장 전체를 PFAS 시장으로 봐서는 안 된다. 직접칩냉각과 침지 냉각용 유체 전반을 포함하며, 불소계 또는 PFAS 기반 제품만을 뜻하지는 않는다.

규제와 PFAS-free 대안

규제와 조달 환경은 대체재 검토를 압박하고 있다. 미국 환경보호청(EPA)은 독성물질규제법(TSCA) 심사에서 데이터센터 프로젝트 또는 관련 제조에 쓰일 신규 화학물질의 검토를 우선 처리하기 시작했다. 16 동시에 보고 의무와 향후 제한 가능성은 데이터센터 운영사들이 공급망 내 PFAS 노출을 점검하게 만드는 요인이다. 35

일부 냉각 용도에서는 이미 대안이 있다. 단상 침지 냉각에는 탄화수소계 유전체 액체가 쓰일 수 있으며, 시장에서는 비불소계 합성유체, 에스터, 실리콘, 바이오 기반 유체도 개발되고 있다. 3842 직접칩냉각과 개선된 공기 냉각 설계 역시 일부 환경에서는 2상 침지 냉각 필요성을 낮출 수 있다.

다만 비PFAS 기술이 모든 반도체 공정이나 모든 고밀도 2상 냉각 환경에서 즉시 대체 가능한지는 현재 근거만으로 단정하기 어렵다. 소재 인증, 신뢰성, 안전성, 시스템 설계 조건이 모두 영향을 미친다.

AI 인프라가 던지는 선택의 문제

데이터센터 사업자에게 쟁점은 단순히 액체 냉각을 더 많이 쓸 것인가가 아니다. 효율 향상과 물 관리 목표를 달성하는 과정에서, 대체재가 있거나 개발 중인 분야에도 지속성 불소계 소재를 계속 선택할 것인가의 문제다.

ChemSec는 AI 수요가 광범위한 PFAS 퇴출 논의가 진행되는 와중에 새로운 생산능력을 고착화할 위험이 있다고 경고한다. 31 NRDC의 관점처럼 PFAS 문제는 서버실 안의 냉각 유체만이 아니라 칩 제조, 냉각, 화재 억제, 폐기 단계까지 이어지는 전 과정의 문제이기도 하다. 12

따라서 구분해야 할 점은 분명하다. AI가 고도 열관리 기술 수요를 빠르게 키우고 있는 것은 사실이지만, 그 해법이 PFAS여야만 한다는 전제는 기술·규제·환경 측면에서 여전히 선택의 대상이다.