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칩 냉각 · 열관리 · 액체냉각 · 냉각수 분배 장치(CDU) · AI 데이터센터

칩 냉각·열관리 동향 — 칩 내부부터 시설까지 액체냉각 확산

칩 내부 미세 유로부터 랙 펌프, 공랭·액체냉각 연계 CDU, 60MW 시설 설계까지 AI칩 냉각 기술의 층위별 최근 발표를 살펴봅니다.

김종승 변리사

AI 반도체의 전력과 발열이 커지면서 냉각 기술의 변화가 칩 내부, 랙, 데이터홀, 시설 전체에서 동시에 나타나고 있습니다. 칩 안에 냉각수 유로를 내는 시도와 함께 랙 단위 순환 펌프, 공랭과 액체냉각을 함께 쓰는 냉각수 분배 장치(CDU), 랙에서 외기까지 묶은 시설 단위 레퍼런스 설계가 비슷한 시기에 발표됐습니다. 각 층위의 설계가 다른 층위의 온도·유량 조건과 맞물려 움직인다는 점이 이번 흐름의 특징입니다.

AI칩 냉각은 개별 부품 단위를 넘어, 칩에서 열 방출 설비까지 이어지는 액체냉각 경로 전체를 함께 설계하는 방향으로 넓어지고 있습니다.

칩 내부에 냉각수 유로를 내는 기술

조선일보는 AI 반도체 패키징 기술 발전에 따른 발열을 해소하기 위해 칩 내부에 미세한 물길을 만들어 냉각수를 흐르게 하는 기술이 도입되고 있다고 보도했습니다. 반도체 설계 단계부터 냉각 구조를 최적화해 냉각 효율을 높이려는 시도가 이어지고 있으며, 상용화를 위한 비용 절감과 신뢰성 확보가 주요 과제로 지목됐습니다. 냉각 구조가 칩·패키지 설계의 일부가 되면 유로 형상과 형성 공정, 신뢰성 확보를 위한 구조가 기술 차별화 지점이 될 수 있어, 반도체·패키징 기업은 이 영역의 기술 축적과 권리 범위를 함께 살펴볼 필요가 있습니다.

Gates, 랙 CDU용 모터 일체 냉각 펌프

Gates Industrial Corporation은 2026년 11월 12일 스테인리스강 냉각수 순환 펌프 ThermalCool 2100SS를 공개했습니다. 랙 장착형 CDU를 겨냥한 제품으로, 펌프가 순환시키는 냉각수로 모터를 냉각하며 4U 호환 패키지에서 3bar 기준 분당 최대 200리터를 공급하도록 정격을 설정했다고 회사는 밝혔습니다. 통합 호스가 전용 유로로 냉각수를 보내 베어링에 닿지 않게 하면서 모터 열을 제거하고 전자 장치는 냉각수와 격리하는 구조이며, CANBUS·MODBUS 인터페이스와 N+1 이중화 병렬 운전을 지원하고 2027년 초 전 세계 출시를 예상한다고 보도됐습니다. 좁은 랙 공간에 펌프와 열교환기, 제어 장치를 함께 넣어야 하는 만큼, 작동 유체를 이용한 모터 냉각 경로와 유체·전자부 격리 구조처럼 소형화와 신뢰성을 동시에 다루는 설계가 부품 기업이 눈여겨볼 대목입니다.

슈나이더 일렉트릭, 공랭·액체냉각 연계형 CDU

슈나이더 일렉트릭은 AI 데이터센터용 CDU '모티브에어(Motivair) WCDU'를 출시했다고 밝혔습니다. 팬월(Fan Wall) 공랭 시스템과 액체냉각을 연계해 데이터홀 전체를 재설계하지 않고도 두 방식의 비중을 조정할 수 있도록 설계됐으며, 화이트 스페이스 외부의 설비 통로 설치를 고려해 상부 연결 구조를 적용하고 펌프와 열교환기를 하나의 강철 프레임에 통합했다고 보도됐습니다. 냉각 용량은 단일 장치 기준 최대 3.5MW(kW당 분당 1.5리터 유량 조건)이고, 최대 20대를 그룹 모드로 운용해 30~40MW급 데이터홀까지 지원한다고 회사는 설명했습니다. 기존 공랭 설비를 둔 채 액체냉각을 더하는 단계적 전환 수요를 겨냥한 만큼, 혼합 냉각의 제어 방식과 설치·개조를 쉽게 하는 장비 구성이 이 분야 기업의 검토 대상이 됩니다.

같은 CDU 영역이지만 두 발표는 다루는 층위가 다릅니다.

구분Gates ThermalCool 2100SS슈나이더 일렉트릭 모티브에어 WCDU
제품 성격CDU에 들어가는 냉각수 순환 펌프데이터홀용 냉각수 분배 장치
설치 위치랙 장착형 CDU의 2차 회로화이트 스페이스 외부 설비 통로
공개 규격4U 호환, 3bar 기준 분당 최대 200리터단일 장치 최대 3.5MW, 최대 20대 그룹 운용
설계 초점작동 유체로 모터 냉각, 전자부 격리팬월 공랭과 액체냉각 비중 조정

Daikin Applied, 랙에서 외기까지 묶은 60MW 레퍼런스 설계

Daikin Applied는 NVIDIA Vera Rubin NVL72 기반 NVIDIA DSX AI Factory Platform용 60MW 냉각 레퍼런스 아키텍처 'D60-W'를 발표했습니다. 랙 단위 냉각과 냉동기, 열 방출 설비, 제어를 하나의 시스템으로 연결한 설계로, 60MW IT 부하를 배치 가능한 6개 단위로 나누고 액체냉각이 92%, 공랭이 8%를 맡는 구성으로 보도됐습니다. CDU에는 고온 액체 루프를, 공랭 랙 격납 장치(RCU)에는 별도의 저온 루프를 쓰는 이중 온도 루프로 플랜트 전체 효율을 높인다고 회사는 설명했습니다. 랙에서의 냉각 결정이 수온·유량·플랜트 운전·열 방출로 이어진다는 점에서, 장비 단품보다 루프 구성과 통합 제어 방식이 시설 단위 기술의 중심으로 옮겨 가고 있음을 보여 줍니다.

NSE, 자체 데이터센터에 칩 직접 액체냉각 도입

인도국립증권거래소(NSE)는 자체 데이터센터에 칩 직접 액체냉각(DCLC)을 도입했다고 밝혔습니다. 이번 분기 중 GPU를 80개 이상으로 늘리고 고밀도 랙에서 최대 224개 GPU까지 수용하도록 설계됐으며, NSE는 이를 인도 자본시장 최초 사례로 소개했습니다. 시장 참여자 수요에 따라 코로케이션 데이터센터로 확대할 계획도 밝혔지만 용량·투자·일정은 공개하지 않은 것으로 보도됐습니다. 데이터 주권과 보안 거버넌스를 이유로 자체 시설에 액체냉각을 들였다는 점에서, 칩 직접 냉각의 수요처가 대형 데이터센터 사업자 밖으로 넓어지는지 지켜볼 대목입니다.

정리

칩 내부 유로콜드 플레이트랙 CDU 펌프시설 CDU·냉동기열 방출

이번 발표들은 칩 내부 유로에서 열 방출 설비까지 이어지는 냉각 경로의 각 구간에서 기술이 동시에 진화하고 있음을 보여 줍니다. 공통된 축은 액체냉각 비중의 확대와 기존 공랭 설비와의 연계, 그리고 층위 사이의 온도·유량 조건을 맞추는 통합 설계입니다. 이 분야 기업은 자사 기술이 경로의 어느 구간에 놓이는지, 인접 구간과의 접점에서 어떤 구조적 차별점을 갖는지를 기준으로 기술과 권리 범위를 점검해 볼 시점입니다.

참고 자료

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