[녹색경제신문 = 이선행 기자] 반도체 칩 성능이 고도화되며 ‘열 관리’가 핵심 기술로 떠오르는 가운데, 우리나라에는 이를 해결할 주요 기업이 없어 한계로 지적된다. 

남영석 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 부교수(이하 남 부교수)는 “엔비디아의 성공은 비단 엔비디아의 역량뿐 아니라, 엔비디아 칩의 열을 잘 관리해주는 슈퍼마이크로가 있어 가능했다”고 말문을 열였다.

미국의 반도체 기업 엔비디아와 AI 서버 전문 기업 슈퍼마이크로의 끈끈한 협력관계는 주가로도 드러난다. 

슈퍼마이크로의 주가는 엔비디아의 지난 분기(작년 11월~올해 1월) 실적 발표 이후 33% 급등했다. 매출은 전년 동기 대비 200%, 주당 순익은 307% 늘었다. 

남 부교수는 “빅테크 기업들은 칩들과 데이터센터를 모두 발열 문제없이 구현해 납품해주기를 바란다. 우리나라에는 이를 사업화할 기업이 없어 해외 기업들이 대신하는 상황”이라며 “반도체 산업이 굉장히 많이 발전했지만 이제는 전체 생태계 구축을 위해 힘써야 할 시점”이라고 말했다.

삼성전자는 내부에서 자체 사업화를 위해 시도 중이나 쉽지 않은 것으로 알려졌다. 

불가피한 발열 문제… “진입 장벽 높지 않아”

반도체의 성능이 고도화되며 발열 문제는 피할 수 없다. 여러 칩들이 한 곳에 조립(패키징)되며 집적도가 높아지기 때문이다.

수직으로, 또 수평으로 함께 자리하게 되는 칩들은 각기 다른 기능을 가진다. 그 중에는 특히나 열이 많이 발생하는 칩도 있고, 메모리는 열에 취약하다.

전체적인 열의 흐름을 잘 이해하고 조율하지 못한다면 칩의 성능과 신뢰성은 떨어질 수밖에 없다. 발열 문제에 대한 고민 없이 성능 고도화만을 위한 연구를 하다보면 칩은 한계를 마주한다.

남 부교수는 “열을 관리하는 것은 칩을 디자인하고 생산하는 것만큼 어렵지 않다”며 “기회의 영역”이라고 힘주어 말했다. 

빅테크 기업들은 물을 이용해 발열 관리를 한다. 찬 공기 또한 이용하지만 칩이 고도화되며, 보다 효율이 좋은 물을 이용하기 시작했다. 뜨거운 감자를 입김으로 식힐 때와 찬물에 담가 식히는 경우를 비교해 보면 쉽다. 

하이퍼스케일의 데이터센터는 많은 양의 물을 쓴다. 시장조사기관 블루필드리서치는 데이터센터에 투입되는 용수 규모가 2028년에는 4억 갤런을 넘어설 것으로 전망했다.

남 부교수는 “물 대신 절연(전기를 잘 전달하지 않음) 유체를 사용하거나 칩을 디자인할 때 내부 발열을 고려해 설계하는 등 다양한 연구가 진행되고 있다”며 “얼마나 친환경적 에너지 효율적인지가 관건일 것”이라고 말했다.