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미래 승부처 8대 제조업 ① AI 데이터 센터
데이터센터는 그래픽처리장치(GPU) 같은 반도체뿐만 아니라,서버·전력·냉각·네트워크·관리 소프트웨어 등을 함께 구축하는 '종합 예술'에 가깝다.그만큼 유관 산업군이 넓다.프리시던스리서치에 따르면 전 세계 데이터센터는 2023년 2292억달러(약 320조원)에서 2034년 7757억달러(약 1085조원) 규모로 증가할 전망이다.매년 11.7%씩 성장하는 셈이다.업계에서는 데이터센터시장 전체에서 중앙처리장치(CPU)·GPU·메모리·스토리지 산업이 차지하는 비중이 40%대,나머지 전력 인프라스트럭처·냉각·네트워크·건설·소프트웨어 산업 비중은 60%대로 추정한다.
특히 최근 들어 '범용 데이터센터'가 인공지능(AI)을 학습·추론하는 'AI 데이터센터(AIDC)'로 변모하면서 트렌드가 달라지고 있다.KOTRA는 "미국의 경우 AI 모델 학습 전용 데이터센터는 전력량이 풍부한 외곽 지역에 신설되고 있는 데 반해 추론 전용 데이터센터는 인구 밀집 지역 근처에 짓고 있다"고 설명했다.메타가 인적이 드문 미국 와이오밍주 샤이엔에 8억달러 규모 데이터센터를 짓고 있는 것이 대표 사례다.
아마존은 올해 1000억달러 이상을 AI·클라우드 인프라 확장에 투입하기로 했으며,구글은 750억달러 투자를 예고한 상태다.또 마이크로소프트는 800억달러,메타는 최대 650억달러를 AIDC에 투자할 예정인 것으로 알려졌다.
미국 정부와 손잡고 자국 내 대규모 AI 인프라를 건설하는 '스타게이트' 프로젝트를 주도하고 있는 오픈AI는 오라클,카지노 딜러 학과소프트뱅크와 함께 지난 1월 총 5000억달러를 투자해 미국 전역에 AI 수요에 대응하는 최신 데이터센터 생태계를 조성하겠다고 발표한 바 있다.또 오픈AI는 일본에서 소프트뱅크와 함께 내년 가동을 목표로 150㎿급 AIDC를 구축하기로 했다.
올해 초 전 세계적으로 딥시크 쇼크를 일으킨 중국은 이 기세를 몰아 국가 주도로 AIDC 건립에 적극적이다.특히 중국 최대 정보기술(IT) 기업인 알리바바그룹은 향후 3년간 AI와 클라우드 컴퓨팅 인프라 구축에 3800억위안(약 75조원·530억달러)을 투자할 계획이다.
AI 확산에 맞춰 장비도 속속 업그레이드되고 있다.서버와 장비를 수직으로 배열해 설치하는 금속 프레임인 랙을 기준으로 일반 데이터센터는 랙당 5~10㎾에 달하는 전력 밀도가 필요하다.반면 AIDC는 더 많은 전기가 필요해 랙당 50~100㎾를 요구한다.선반 한 대에 설치한 서버가 미국 가정집 40곳의 전력을 필요로 하는 셈이다.이에 따라 비상 전력 장치인 무정전 전원 공급 장치(UPS)도 고용량으로 업그레이드가 필요하고,겐팅주소전원 코드 역시 250V 교류(AC)에서 48V 직류(DC) 배전으로 옮겨갈 것으로 관측된다.이뿐만 아니다.공랭식 대비 전력 소비를 58% 절감해 주는 액침냉각 방식 역시 부상할 전망이다.이경자 삼성증권 대체투자팀장은 "이론적으로 AIDC가 필요로 하는 전력은 현재의 10배 이상"이라며 "이에 따라 냉각 시스템·대체 전력 솔루션 등이 필요하다"고 설명했다.
데이터센터 구축을 진두지휘하는 것은 건설·엔지니어링 부문 몫이다.국내에서는 삼성물산,GS건설,현대건설이 앞장서고 있다.또 UPS시장에는 삼성SDI·LG에너지솔루션·HD현대일렉트릭이 각각 진출한 상태다.현재 AIDC 신증설에 따라 전력 인프라시장은 초고압 변압기·배전 장치로 속속 전환되는 중이다.
냉각·공조 시스템시장 역시 커지는 추세다.서버와 GPU 등에서 발생하는 막대한 열을 제어하고자 냉난방 환기 장치인 HVAC와 냉각 기술이 필요하기 때문이다.글로벌 주요 냉각장비 기업으로는 존슨컨트롤스,슈나이더일렉트릭,버티브 등이 있으며 한국에서는 LG전자가 AIDC용 냉각 솔루션을 개발하는 등 적극적이다.
LG전자 관계자는 "AI 고도화로 데이터센터에서 처리해야 할 정보가 기하급수적으로 증가하면서 데이터센터용 냉각 시스템의 중요성이 더욱 부각되고 있다"며 "뛰어난 성능과 에너지 효율성을 갖춘 냉각 시스템에 대한 수요는 데이터센터시장과 함께 빠르게 성장할 것으로 예상된다"고 말했다.
네트워크·광통신은 막대한 데이터 트래픽을 처리하고,마작 백중 발고속 데이터 전송을 위해 필수적인 인프라다.서버끼리 또는 데이터센터끼리 데이터를 연결하고 전송하는 기본 장비인 스위치·라우터·네트워크 인터페이스 카드(NIC)는 물론 데이터 전송 속도를 극대화해 초고속 네트워크를 구성할 수 있도록 하는 광트랜스시버·광케이블·광섬유 인터커넥트가 필수적이다.스위치·라우터 산업에는 시스코·아리스타·엔비디아·브로드컴이,NIC 부문에는 엔비디아·인텔·AMD 등이 진출해 있다.국내 기업으로는 LS전선이 고밀도 케이블을 앞세운 상태다.
핵심은 데이터센터의 심장인 반도체다.데이터센터에는 대량의 GPU,CPU,메모리,솔리드스테이트드라이브(SSD) 등이 필요하다.엔비디아를 비롯한 GPU 공급사들은 수요 폭증으로 생산이 따라가지 못할 정도다.또 고대역폭메모리(HBM) 수요가 폭발하고 있고,스토리지 역시 하드디스크드라이브(HDD)에서 SSD로 속속 전환되는 추세다.대표적 기업으로는 CPU 부문은 인텔·AMD,엔트리 파워볼 놀이터GPU는 엔비디아,AI 가속기는 구글·아마존,메모리·스토리지는 삼성전자·SK하이닉스가 있다.
전문가들은 데이터센터 산업의 지속적 성장을 위해 정부의 전력 공급 계획이 중요하다고 제언한다.조진균 국립한밭대 설비공학과 교수는 "기존 아날로그 산업들이 디지털화되면서 데이터센터 수요가 급격히 늘어나고 있지만 공급이 이를 따라가지 못하고 있다"며 "어떻게 수요를 감당할지,전력 공급 문제를 어떻게 해결할지 정부 차원의 체계적인 대응이 필요하다"고 강조했다.
최태원 SK그룹 회장은 지난 9일 대한민국 AI정책 포럼에서 "1기가와트(GW)짜리 데이터센터 하나를 짓는데 500억달러(약 70조원)가 들어간다.그 정도로 리소스가 많이 들어가는 일"이라며 정부에서 세제 지원보다는 투자를 해줘야 한다고 강조했다.
[이상덕 기자 / 박승주 기자 / 고민서 기자 / 박소라 기자]
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