경기도 동탄에 본사가 위치한 FST(Fine Semitech. Co Ltd)는 1987년 설립된 반도체 소재〮부품·장비 전문기업으로 2000년 코스닥에 상장한 중견기업이다. 주력사업은 반도체 노광공정의 핵심부품인 펠리클(Pellicle사업부)과 반도체 공정장비의 주요부분의 온도를 제어하는 TCU(Temperature Control Unit사업부)로 구성돼 있다.

삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 등 주요 반도체기업을 고객으로 두고 있으며 글로벌 판매망 및 수리센터 등을 운영하고 있는 글로벌 반도체기업으로 성장했다.

 

현재 반도체가 ‘21세기 석유’라고 비유될 정도로 산업 전 분야에 걸쳐서 필수불가결한 요소가 되면서 최근 세계 각국에서 많은 FAB이 건설되거나 계획 중에 있는 상황으로서 향후 성장 가능성이 큰 사업분야에 포지셔닝하고 있다.

 

TCU(chiller)사업을 총괄하고 있는 이영철 FST TCU사업본부장(사장)은 산업통상부와 전담기관(한국산업기술기획평가원)의 지원을 받아 친환경 에어냉매를 사용한 -100℃급 초저온 반도체칠러를 개발하는 국책사업(산·학·연 총10개 기관참여, 수행기간: 2024~2028년, 정부지원금 180억원), 친환경 CO₂냉매를 사용한 edge computing용 datacenter 냉각장치를 개발하는 국책사업(산·학·연 총6개 기관참여, 수행기간: 2025~2028년, 정부지원금 40억원)을 총괄하고 있다. 이영철 사장을 만나 전시회 트렌드 등을 들어봤다.

 

■ DCW런던 참관 배경은
최근 Al산업 영향으로 데이터센터(DC)의 건설이 급격히 증가하고 있으며 반도체에서 발생하는 열을 효율적으로 방출해 반도체가 정상적으로 동작하도록 하는 기술이 점점 중요해지고 있다.

 

FST TCU사업본부가 반도체공장에 공급하는 칠러의 경우 일반 산업용 칠러가 일정 온도의 냉각유체를 공급하는 것과 다르게 온도제어 범위가 매우 큰, 예를 들어 -80℃에서 상온과 같이 100℃ 이상 온도차를 단일 칠러에서 구현하고 온도 제어 또한 ±0.2℃ 이하 극단의 온도 정밀도를 유지해야 하기 때문에 FST TCU사업본부의 경우 높은 수준의 칠러 설계, 제작, 제어 역량을 보유하고 있다. 이러한 기술을 바탕으로 DC 냉각장치시장에 진입하기 위해 개발하고 있는 상황이다. DC냉각산업분야의 trend, value chain 등을 파악하고 개발 및 사업방향을 구상하기 위해 참관했다.

 

■ 이번 전시회 트렌드를 평가한다면
대략 2~3년 전의 경우 고발열밀도를 갖는 Al칩을 갖는 서버의 경우 급박하게 액침냉각(immersion cooling)방식, 즉 Al반도체를 포함하는 서버기판 자체를 전기가 통하지 않는 특수 액체에 담그는 방식으로 갈 것으로 대부분의 전문가와 업계 관계자들이 예측했다.

 

이로 인해 2024년 10월 DCW싱가폴 전시회의 경우 대부분의 CDU(Coolant Distribution Unit) 공급사들이 예외없이 액침냉각장비 실물 및 자료를 홍보하고 있었다.

 

그러나 정확히 1년 후인 DCW싱가폴 2025에서는 액침냉각 관련 제품 및 기술전시가 눈에 띄게 감소했으며 거의 주목받지 못하는 분위기였다. 특히 2-phase 액침냉각과 같이 냉각유체가 기화될 때 기화잠열을 사용하지 못하는 single phase 액침방식의 경우 냉각성능이 기존의 DLC(Direct Liquid Cooling)에 비해 크게 향상되지 않으면서도 DC서버실의 인프라스트럭처를 대대적으로 변경해야 하기 때문에 시장에서 존재감이 급격히 줄어들고 있다는 것을 느꼈다.

 

이번에 참관한 DCW런던의 경우 이러한 추세가 유지되거나 가속화되고 있었다. 오히려 DLC 냉각방식에서 가장 핫한 제품군인 CDU 전시가 눈에 띄게 많아졌으며 용량 자체도 지난해의 주요 냉각용량대였던 1~2MW에서 5MW 또는 10MW CDU 등을 선보인 업체들이 많았다.

 

대부분의 냉각솔루션업체들은 거의 예외없이 수백kW급 이상 CDU를 전시하고 있었으며 전통적인 냉각솔루션 전문이 아닌 기업들도 CDU시장 진입에 많은 공을 들이고 있어 제품 홍보 열기가 매우 높았다.

 

■ 가장 눈여겨 본 제품은

FST가 IT분야 냉각솔루션 전문기업으로서 DC 냉각시장 진입을 위해 연구개발하고 있기 때문에 당연히 주로 출품한 CDU를 열심히 살펴봤다. 살펴본 주요 기업들은 Daikin, Airedale, nvent, Boreas, Liquidstack, Stulz, Excool, Mitsubishi, Airsys, Schneider, Shenling(중국), Flakt(삼성전자) 등이었으며 이전의 전시회와 확실히 구분되는 추세는 각 업체가 점점 대용량을 부각시키고 있다는 느낌이 들었다.

 

CDU의 경우 장치 자체의 원리, 구조 등은 사실상 비교적 간단해 1차 냉각유체 loop와 2차 냉각유체 loop사이에 열교환을 하는 대형열교환기, 서버에 2차 냉각유체를 공급하기 위한 2개(redundancy-이중화설계)의 고용량 펌프, 냉각유체관리를 위한 필터, 정확한 유량 및 압력으로 CDU를 작동시키는 제어-전장부, 그리고 문제 발생 또는 예방정비 시 펌프 또는 필터들의 hot-swap이 가능하도록 하는 각종 벨브와 피팅 등이 주요 부품으로 대부분의 CDU 제작사들의 내부 구조는 크게 다르지 않았다.

 

다만 냉각솔루션사업을 맡고 있는 입장에서 볼 때는 어떤 업체가 구조단순화, 제작성, 정비성, 비용저감 측면에서 더 우수할지에 대한 평가를 나름대로 해봤다.

 

냉각솔루션이지만 전혀 다른 사양을 요구하는 반도체칠러 사업책임자로서 즉 CDU 비전문가로서 조심스러운 부분이나 이번 전시회에서 느낀 부분 중 하나는 DC관련 전시회에서 주요 제품의 CDU에 대한 열기가 뜨겁고 CDU용량이 1~2년 사이 몇 배로 증가하고 있다.

 

그러나 과연 5MW 또는 10MW 정도의 대용량 CDU가 현실적인지는 약간의 의문이 들었다. 예를 들어 10MW 냉각용량 CDU의 경우 서버랙 하나에서의 발열량이 100kW를 가정하면 CDU 1개당 서버랙 100개, 발열량 200kW를 가정하면 CDU 1개당 서버랙 50개를 감당할 수 있는 용량인데 과연 이런 정도까지 단일 CDU의 냉각용량을 늘리는 것이 DC설계, 즉 서버랙 및 CDU 배치 등에 부합하는지 궁금해졌다.

 

기존의 DC 모식도 등을 참조하면 CDU 하나에 10여개의 서버랙을 연결하는 구조가 적정하다고 보면 10MW 냉각용량의 CDU는 약간 ‘over-kill’이 아닌가라는 생각이 들었다. 만약에 CDU 1개당 50여개의 서버랙과 연결한다면 옥외 냉각설비과 서버랙 사이에 고가의 CDU를 두고 1차 냉각 loop와 2차 냉각 loop간 열교환하면서 추가로 전력소비가 매우 큰 대용량 펌프를 돌릴 필요가 있을까라는 의문이 들었다. 이런 의문과 CDU 제조원가 등에 대해 한 CDU 전문기업의 임원에게 문의해 본 결과 CDU의 대용량화는 CDU-less, 즉 옥외 냉각설비에서 중간 열교환 및 펌핑없이 바로 냉각유체를 공급할 가능성도 있다는 의견이 있었다.

 

■ FST의 DC관련 주력제품 및 R&D현황은

FST의 경우 주로 관련 대기업들이 강력한 시장지배력을 갖고 있는 하이퍼스케일 냉각 솔루션을 단기간에 사업에 진출하는 것은 현실적으로 어렵거나 단기 사업 전략상 타당하지 않고 오히려 반도체칠러 개발, 제작 경험을 살려 엣지컴퓨팅, 즉 원거리에 있는 하이퍼스케일 DC의 약점인 data-traffic 병목, 자율주행 등에 필요한 저지연시간 real-time data처리를 해결하기 위한 소규모 DC 냉각 솔수션에 관심이 있으며 정부지원금을 받아 친환경 냉매를 사용한 소용량 CDU를 개발하고 있다.

 

특히 30여년간 다양한 반도체칠러 개발 및 생산경험과 이러한 냉각 관련 기술분야에 강한 국내 대표적인 연구기관들과 협업 통해 엣지컴퓨팅 DC에 최적화된 냉각 솔수션을 개발하고 있다.

 

■ 올해 DC분야 사업계획 및 중장기 비전은

최근 3년간 DC사업에 관심을 갖고 지켜보고 나름대로 갖고 있는 사업비전은 단기적으로는 소용량(수백kW급 이하) DC용 냉각장치를 개발하고 현재 FST가 운영하는 해외영업 및 서비스 역량을 최대한 활용해 사업화하는 것을 최우선이다. 향후 하이퍼스케일용 냉각장치, 즉 CDU, 2-phase 액침냉각분야의 전개방향에 맞춰 제품을 개발하는 방식으로 진행할 예정이다.

 

■ 업계에 하고 싶은 말이 있다면

해외 DC 전시회를 참관할 때마다 느끼는 점은 IT분야에서의 현재 대한민국의 위상에 걸맞지 않게 관련 전시회에서 대한민국 기업들의 존재감이 너무 약하다는 아쉬움이 있다.

 

이번 전시회의 경우에도 LG계열사, 삼성(독일 Flakt) 같은 대기업 정도인데 시스템 이외에도 냉각장치에는 다양한 핵심부품, 즉 배관, 밸브, 피팅, 센서, 제어기 등이 필요하고 이런 분야에서 활약하는 대한민국 중소·중견기업이 많이 나왔으면 하는 바람이다.

 

또한 DC 전시회의 경우 대부분의 기업이 대용량 냉각솔루션에 집중하는 경향이 있는 것으로 보이나 오히려 향후 소형, 모듈러 DC시장이 급격히 커질 가능성이 있다고 생각된다. 국내 기업 중 이러한 분야에 강한 기업이 DC관련 시장에 필요한 부품을 다양하게 출시해 FST가 더 많은 국산부품으로 DC 냉각솔수션을 개발하면 좋겠다는 바람이다.