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AI 데이터센터 더 빨리 늘어난다…삼성·LG, ‘냉각’ 공략 속도

美 데이터센터 올해 말 64GW…전망치 상향 조정
AI칩 고성능화에 발열 급증…액체냉각 침투율 53%
LG전자 북미 5GW 규모 공급계약…삼성 생산거점 확대[이데일리 송재민 기자] 인공지능(AI) 데이터센터가 빠르게 늘어나면서 서버에서 발생하는 열을 식히는 냉각 시장도 함께 커지고 있다. 특히 고성능 AI칩은 기존 서버용 반도체보다 전력 소비와 발열량이 큰 만큼 공기로 열을 식히는 기존 방식만으로는 한계가 커지고 있다. 이에 물이나 냉각액을 이용해 서버의 열을 직접 식히는 액체냉각이 새로운 대안으로 떠오르는 가운데 삼성전자와 LG전자도 생산시설 확대와 대규모 공급계약을 통해 시장 공략에 속도를 내고 있다.

사진은 LG전자의 고성능 칠러 등 냉각 솔루션이 적용된 가상의 AI 데이터센터를 구현한 모습. (사진=LG전자)

6일 업계에 따르면 골드만삭스는 4일(현지시간) 보고서에서 올해 말 미국 데이터센터 설비용량 전망치를 기존보다 5기가와트(GW) 높인 64GW로 상향했다. 데이터센터 건설을 둘러싼 지역사회의 반발과 전력비 부담에도 실제 프로젝트 진행 속도가 예상보다 빠르다는 분석이다. 이와 별개로 미국 데이터센터의 전력 수요는 올해 전년 대비 38%, 12GW 증가할 것으로 내다봤다.

데이터센터가 늘어나는 동시에 AI 서버의 성능과 집적도도 높아지면서 냉각설비의 중요성은 더욱 커지고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 AI칩의 액체냉각 침투율은 지난해 약 33%에서 올해 53%, 내년에는 약 60%까지 상승할 전망이다. 최신 AI칩의 소비전력이 개당 1킬로와트(kW)를 넘어서고 랙 단위 전력 소비도 수백kW까지 높아지면서 공기만으로 서버의 열을 식히는 데 한계가 커지고 있어서다.

냉각 방식도 데이터센터 공간 전체의 온도를 낮추는 방식에서 열이 발생하는 서버와 칩에 보다 가까이 접근하는 방향으로 바뀌고 있다. 액체냉각은 냉각수를 활용해 서버에서 발생하는 열을 직접 제거해 공랭식보다 높은 열 밀도에 대응할 수 있다. 엔비디아 등 글로벌 AI칩 업체들이 차세대 플랫폼에서 액체냉각 적용을 확대하면서 대형 냉동기인 칠러와 냉각수를 서버에 공급·순환시키는 냉각수분배장치(CDU) 등 관련 장비 수요도 함께 늘어날 전망이다.

국내 기업들도 냉각 사업을 확대하고 있다. LG전자는 북미 인프라 플랫폼 기업 에어 컨트롤 콘셉트(Air Control Concepts·AIR)와 총 5GW 규모 AI 데이터센터에 냉각솔루션을 공급하는 장기계약을 체결했다고 전날 밝혔다. 계약금액과 구체적인 공급 기간은 공개하지 않았다. 우선 고효율 칠러를 순차적으로 공급하고 향후 CDU 등 액체냉각 솔루션으로 공급 범위를 확대하는 방안도 논의하고 있다.

플랙트그룹이 공급하는 공기냉각, 액체냉각 등 주요 공조 솔루션 제품들. (사진=삼성전자)

LG전자에 따르면 AI 데이터센터 냉각솔루션 수주액은 올해 상반기에만 6000억원을 넘어섰다. 회사 측은 연말 누적 수주액이 수조원에 이를 것으로 보고 있다. LG전자는 칠러부터 서버 가까이에서 냉각수를 순환시키는 CDU까지 아우르는 ‘칩 투 칠러’ 전략을 추진 중이다. 최근에는 기존 600kW·1MW급에 이어 2.5MW급 CDU까지 엔비디아의 데이터센터 설계 기준인 ‘DSX 레디’ 인증을 확보하며 대용량 제품군도 확대했다.

삼성전자도 생산 기반을 넓히고 있다. 삼성전자는 지난해 인수한 글로벌 공조 전문기업 플랙트그룹의 냉난방공조(HVAC) 생산라인을 구축하기 위해 광주사업장에 약 2400억원을 투자한다. 2028년 초 가동 예정인 이곳에서는 AI 데이터센터용 CDU와 팬월유닛(FWU), 컴퓨터룸 공기처리장치(CRAH) 등을 생산한다. 플랙트그룹의 냉각 기술과 삼성전자의 제조 역량을 결합해 한국과 동아시아 지역 데이터센터 수요에 대응한다는 계획이다.

업계 한 관계자는 “AI 서버의 성능이 높아질수록 전력 사용량과 함께 발열 문제도 커질 수밖에 없다”며 “데이터센터 투자가 확대되면서 냉각설비 역시 AI 인프라의 핵심 영역으로 중요성이 더욱 커질 것”이라고 말했다.