삼성전자, 갤럭시폰 발열 개선 ‘사활’···수냉식 냉각도 검토

능동 냉각 연구 전담조직 구성···기술 내재화 집중
모바일 AP에 리퀴드 쿨링 직접 연결한 냉각 방식 검토
“AP 성능 고도화될수록 발열 관리 한계···능동 냉각 필수”

삼성전자의 갤럭시S26 시리즈 / 사진=삼성전자

[시사저널e=고명훈 기자] 삼성전자가 차세대 갤럭시 스마트폰에 수냉식(리퀴드 쿨링) 능동 냉각 시스템 도입을 검토 중인 것으로 전해진다. 리퀴드 쿨링은 기기 내부에 밀봉된 액체의 순환을 이용해 열을 빠르게 분산시키는 내부 방열 시스템이다. 이를 통해 스마트폰 모바일 애플리케이션 프로세서(AP)에서 발생하는 열을 흡수해 전체 성능을 높인단 구상이다.

29일 전자업계에 따르면 삼성전자는 생산기술연구소에 능동 냉각(액티브 쿨링) 시스템 연구 전담조직을 구성하고, 갤럭시 스마트폰에 도입하기 위한 공랭식(에어 쿨링) 냉각·리퀴드 쿨링 등 능동 냉각 기술 내재화에 집중하고 있다.

리퀴드 쿨링이 액체의 순환을 이용한 냉각 방식이라면 에어쿨링은 스마트폰 기기 안에 내장된 쿨링팬을 통해 외부 공기를 흡입함으로써 기기 표면을 식히는 방식이다. 에어 쿨링은 스마트폰 표면 온도를 즉각적으로 낮춰줄 수 있단 장점이 있지만, 쿨링팬의 무게가 더해지고 팬이 돌아가는 소음 등 문제가 지적된다.

리퀴드 쿨링과 에어 쿨링을 병행하는 듀얼 방식을 도입한 사례도 있다. 중국 ZTE의 자회사인 누비아는 내장형 쿨링팬과 리퀴드 쿨링을 결합해 능동 냉각을 이중으로 적용한 게이밍 스마트폰을 선보였다. 방수 구조상 AP에서 발생한 열을 곧바로 리퀴드 쿨링 모듈로 빼기 어려운 만큼, 먼저 AP 인근에 에어 쿨링을 배치해 일차적으로 열을 처리하고 남는 열을 리퀴드 쿨링으로 보조하는 방식이다. 성능 유지와 구조적 제약을 동시에 고려해 두 냉각 방식을 결합한 것으로 풀이된다.

이후 오포·비보 등 중국 업체들도 잇따라 소형 냉각팬을 장착한 게이밍 특화 모델을 선보이기도 했다.

박민 삼성전자 생산기술연구소 수석연구원(랩장)은 이날 산업교육연구소에서 개최한 '최신 방열 솔루션 기술 소개 및 추진전략 세미나'에서 "우리는 리퀴드 쿨링 하나만 쓰려고 연구하고 있다"며 "쿨링팬을 이용한 리퀴드 쿨링은 결국 소음 문제도 있고 여러 가지 제약이 많아서 우리는 리퀴드 쿨링에 초점을 맞춰서 AP쪽에 직접적으로 연결하는 구조를 통해 성능을 극대화하는 방향을 검토하고 있다"고 전했다.

최근 온디바이스 AI 확산과 모바일 AP 고성능화로 스마트폰 발열 관리가 핵심 기술 경쟁력으로 부상하고 있다. 삼성전자는 2022년 갤럭시S22 시리즈에서 발열 억제를 위해 성능을 강제로 제한했다는 'GOS(게임 최적화 서비스) 논란'으로 홍역을 치렀고, 애플도 2023년 아이폰15 프로와 2024년 아이폰16 프로에서 소프트웨어 업데이트 이후 발열이 심해졌다는 지적을 받으며 개선에 나선 바 있다.

박 랩장은 "스마트폰 제품의 핵심 소자인 AP, LED, 파워(전력) 등을 두고 봤을 때 코어 온도가 올라갈수록 성능 효율이 미미하게 떨어지는 경향을 볼 수 있다"며, "그만큼 온도와 성능은 밀접한 관계를 가지고 있으며 전자 기기 오작동의 주요 원인이 되기도 한다"고 설명했다.

삼성전자는 그간 기기 내부 열을 빠르게 분산해주는 베이퍼챔버 냉각 장치를 확대하는 한편, 고열을 밖으로 빼내서 방열판이나 방열 파이프에 전달하는 매개체 역할을 TIM(Thermal Interface Material) 소재를 도입하는 등 냉각 부품을 보강하고 열전달 경로를 재설계하는 방향으로 방열 기술을 고도화해왔다.

앞서 올 초 갤럭시S26 시리즈에 탑재된 모바일 AP 엑시노스 2600에선 발열 개선을 위해 히트패스블록(HPB)이라는 새로운 첨단 패키징 기술을 도입하기도 했다. D램과 프로세서 등을 수직으로 쌓아 올리는 기존 '패키지온패키지(PoP)' 구조에서 히트싱크 역할을 하는 구리 기반의 방열 부품을 추가함으로써 열전달 경로를 최적화하는 방식이다. 삼성전자는 이를 통해 전작 대비 열 저항을 최대 16%까지 감소했다고 밝혔다.

다만 스마트폰 AP 성능이 고도화될수록 능동 냉각 시스템을 별도로 두지 않으면 발열 개선에 한계가 있단 지적이 나온다.

박 랩장은 "애플도 능동 냉각 시스템 관련 특허들이 나오기 시작했으며, 이제 상용화까지 멀지 않았다고 생각한다"며, "우리도 이 부분에 굉장히 많은 공을 들이고 있고 우리 랩에는 설계·공정·소재 담당자들이 다 붙어서 이쪽만 전담하는 인력이 따로 있다. 경쟁사들을 벤치마킹하면서도, 우리만의 기술 내재화를 진행하고 있다"고 말했다.