LG, 엔비디아 AI 팩토리 ‘전력·냉각’ 동시 진입…배터리·액체냉각 규격 승인

AI 데이터센터가 멈추지 않고 돌아가는 데 필수인 ‘전력 저장’과 ‘열 냉각’ 설비가 엔비디아의 AI 팩토리 표준 승인을 나란히 받았다.

LG에너지솔루션과 LG전자는 각각 배터리 에너지저장장치(BESS)와 대용량 냉각 장비(CDU)로 엔비디아가 처음 선보이는 파트너 자격 프로그램 ‘DSX 레디(DSX Ready)’에 합류했다고 22일 밝혔다. 특히 LG에너지솔루션은 BESS 파트너로 선정된 전 세계 단 3곳 중 하나이자 국내 배터리 기업으로는 유일하게 이름을 올렸다.

AI 반도체가 폭발적으로 전력을 소비하고 그만큼 막대한 열을 내뿜으면서, AI 데이터센터의 성패는 이제 연산 성능만이 아니라 ‘안정적인 전력 공급’과 ‘효율적인 열 제거’라는 뒷단 인프라에 달리게 됐다. 이번 승인은 LG가 이 숨은 인프라 시장을 정조준했음을 보여준다.

AI 데이터센터의 두 병목 ‘전력’과 ‘열’

AI가 발전할수록 그 뒤를 받치는 데이터센터의 부담은 기하급수적으로 커진다. 엔비디아의 블랙웰 같은 차세대 AI 가속기가 도입되면서 서버 랙(장비를 쌓는 선반) 하나당 소비 전력은 수백 킬로와트를 넘어 메가와트 수준까지 치솟고 있다. 전력을 많이 먹는 만큼 열도 많이 나온다. 결국 ‘전력을 어떻게 안정적으로 공급하느냐’와 ‘그 열을 어떻게 식히느냐’가 AI 데이터센터의 두 가지 핵심 병목이 됐다.

이 문제를 통합적으로 풀기 위해 엔비디아가 내놓은 것이 ‘AI 팩토리’와 ‘DSX AI 팩토리 플랫폼’이다. AI 팩토리는 AI의 생애주기 전반을 관리하며 데이터로부터 가치를 창출하도록 설계된 고도화된 데이터센터를 말한다. 엔비디아는 컴퓨팅·네트워킹·전력·냉각·시설·소프트웨어를 하나로 통합해 설계부터 운영까지 최적화하는 이 플랫폼을 구축하고 있다.

‘DSX 레디’는 이 플랫폼의 요건을 충족하는 파트너 제품과 솔루션에 부여하는 자격 프로그램이다. 엔비디아가 처음 선보이는 것으로, 사실상 엔비디아가 짓는 차세대 AI 데이터센터에 들어갈 수 있는 ‘표준 인증’인 셈이다. 아무 제품이나 들어갈 수 없고, 검증된 요건을 통과해야 한다.

이번에 LG의 두 계열사가 이 관문을 함께 통과했다. LG에너지솔루션은 전력을 저장·공급하는 배터리(BESS)로, LG전자는 열을 식히는 냉각 장비(CDU)로 각각 승인을 받았다. 전력과 열이라는 두 병목에 대한 해법을 한 그룹이 동시에 확보한 것이다.

전력을 지킨다…LG에너지솔루션의 BESS

LG에너지솔루션이 승인받은 것은 ‘BESS(배터리 에너지저장장치)’다. 전기가 남을 때 저장했다가 필요할 때 공급하는 대형 배터리 설비로, AI 데이터센터에서는 전력의 ‘완충 장치’ 역할을 한다. 회사는 고용량 LFP(리튬·인산·철) 기반의 ‘JF2 AC Link’ 제품으로 요건을 충족했다.

이 배터리가 AI 데이터센터에 특히 중요한 이유는 AI 서버의 전력 사용이 매우 불규칙하기 때문이다. AI 연산은 순간적으로 전력을 폭발적으로 끌어다 쓰다가 급격히 줄어드는 식으로 출렁이는데, 이런 변동은 전력망에 부담을 준다. LG에너지솔루션 제품은 이 급격한 변화에 맞춰 충전과 방전을 반복하며 부하를 완화하는 ‘AI 부하 평준화’ 기능을 갖췄다. 전력 사용의 파도를 배터리가 흡수해 평탄하게 만드는 것이다.

안정성 기능도 강화됐다. 전력망 전압이 급락하거나 급등해도 안정적으로 전력을 공급하는 ‘전압 유지’ 기능, 그리고 전기 공급이 불안정할 때도 스스로 안정적인 전력을 만들어내는 ‘계통 형성(Grid-Forming)’ 기술을 갖췄다. 정전이나 전력 불안정이 곧 대규모 서비스 중단으로 이어지는 데이터센터에서, 이런 제어 역량은 운영 안정성의 핵심이다.

시장 대응력도 강점으로 내세운다. LG에너지솔루션은 북미에서 5개의 ESS 생산거점을 운영하며 셀부터 팩까지 100% 현지 생산하고 있고, 올해 말 북미에 50GWh 이상의 생산능력을 확보할 계획이다. 미국의 인플레이션감축법(IRA) 혜택도 고객에게 제공한다. 실제로 지난 5월 DTE에너지와 6GWh 규모 공급계약을 맺고, 7월 구글 등의 프로젝트에 배터리를 공급하는 등 수주를 늘리고 있다. 미국 데이터센터 전력 소비량이 지난해 180TWh에서 2030년 391TWh로 두 배 이상 늘 것이란 전망(BNEF) 속에 성장을 가속한다는 방침이다.

열을 식힌다…LG전자의 대용량 액체냉각

LG전자가 승인받은 것은 2.5메가와트(㎿)급 ‘대용량 냉각수 분배장치(CDU)’다. CDU는 AI 칩에서 나온 열을 액체(냉각수)로 실어 날라 식히는 ‘액체냉각’의 핵심 설비다. AI 데이터센터의 열관리를 책임지는 심장 같은 장치로, 이번에 엔비디아가 요구한 추가 요건까지 모두 충족해 ‘DSX 레디’ 승인을 받았다.

액체냉각이 대세가 된 배경에는 발열의 급증이 있다. AI 반도체 성능이 기하급수적으로 오르면서 랙당 전력 밀도가 메가와트 수준까지 높아졌고, 공기로 식히는 기존 방식으로는 감당하기 어려워졌다. 그래서 랙을 하나씩 식히던 소용량 ‘인랙’ 방식에서, 여러 랙을 행 단위로 묶어 대용량 CDU로 한 번에 식히는 ‘인로우’ 방식으로 전환되고 있다. 최신 AI 서버 랙 용량이 약 120㎾인데 20대를 묶으면 2.4~2.5㎿가 되므로, 2.5㎿가 대용량 CDU의 기준으로 자리 잡았다.

LG전자는 이번 승인으로 냉각 라인업을 완성했다. 지난 7월과 9월 각각 600㎾급과 1㎿급 CDU 승인을 받은 데 이어, 이번 2.5㎿급까지 확보해 소·중·대용량을 모두 갖췄다. 나아가 차가운 물을 만드는 고효율 칠러, 공기조화기(CRAH), 칩의 열을 직접 식히는 콜드 플레이트까지 아우르는 ‘칩 투 칠러(Chip to Chiller)’ 토털 솔루션을 완성했다. 칩에서 시작해 최종 냉각까지 열이 이동하는 전 과정을 한 회사가 책임질 수 있게 된 것이다.

시장 전망도 밝다. 시장조사기관 트렌드포스는 AI 데이터센터의 액체냉각 도입률이 2024년 14%에서 2027년 약 60%로 높아질 것으로 내다봤고, 델오로 그룹은 액체냉각이 이제 선택이 아니라 ‘AI 팩토리의 필수 기반 기술’이라고 분석했다. 다만 이번 성과는 규격 승인 단계로, 실제 사업 성과는 글로벌 빅테크와의 공급 확대에 달려 있다. 이재성 LG전자 ES사업본부장(사장)은 “이번 승인을 계기로 신뢰성 높고 효율적인 냉각 솔루션을 글로벌 빅테크에 본격 공급하며 차세대 액체냉각 시장의 주도권을 확보하겠다”고 밝혔다.