AI 데이터센터, 원전 1기만큼 전기 먹는다

오픈AI의 새로운 모델인 '아스트라'는 기존 AI의 코딩 능력 외에 리서치, 추론, 3D 작업 등 고도의 전문 영역까지 AI의 역할을 확장하고 있습니다. 이는 3D 콘텐츠 제작이나 게임 개발과 같은 분야에서도 AI가 인간의 작업을 대체할 수 있음을 시사합니다. 이러한 능력의 확장은 프리트레인드 모델의 세대교체를 통해 AI 성능이 크게 향상되었기 때문입니다.

AI의 지능이 높아지고 토큰당 효율이 개선되면서 AI 작업 단가가 하락할 것으로 예상됩니다. 이로 인해 에이전트 AI의 사용량이 급격히 증가하고, 이는 전체 추론 수요의 폭발적인 증가로 이어질 것입니다.

AI 데이터센터 한 곳의 전력 소모량은 대형 원전 1기가 생산하는 전력인 1GW와 맞먹는 수준입니다. 마이크로소프트와 같은 주요 하이퍼스케일러 기업들은 AI 데이터센터의 전력 확충을 적극적으로 추진하고 있습니다. 전문가들은 향후 2030년까지 AI 데이터센터의 전력 수요가 현재보다 3배 이상 폭증할 것으로 관측하고 있습니다.

AI 추론량이 50% 증가하는 경우, 데이터센터의 추가 전력 수요는 약 16GW에서 22GW에 달할 것으로 추정됩니다. 이러한 추세가 지속된다면 2030년에는 미국의 데이터센터 전력 수요가 총 120GW에 이를 것으로 전망됩니다.

AI 인프라 연결 기술은 세 가지 방식으로 분류됩니다. 첫째, 스케일업은 서버 랙 내부에 있는 가속기들끼리의 연결을 의미합니다. 둘째, 스케일아웃은 데이터센터 내 랙과 랙 사이를 연결하는 방식입니다. 마지막으로 스케일어크로스는 서로 다른 데이터센터 간의 연결을 지칭합니다.

데이터센터 간의 물리적 거리를 극복하고 효율적인 연결을 제공하는 데이터 센터 인터커넥트(DCI) 모듈의 수요가 크게 증가하고 있습니다. 이와 함께 광신호를 전기 신호로 변환하는 DSP(Digital Signal Processor)의 역할도 중요해지고 있습니다.

엔비디아는 MV링크 퓨전(MVLink Fusion) 기술을 통해 여러 회사의 가속기까지 연결하는 생태계를 확장하고 있습니다. 이는 구글의 TPU 버전 8부터 공급망 다변화 전략에 따라 마벨과 같은 외부 기업들의 가속기들이 엔비디아 생태계에 진입할 수 있는 기회를 제공합니다.

미국의 AI 데이터센터 규모는 기존 대비 3배 늘어날 것으로 가정 변경되었습니다. 이러한 대규모 확장은 데이터센터 간의 연결을 최적화하는 스케일 어크로스(Scale Across) 환경을 더욱 중요하게 만들며, 이 과정에서 DSP의 역할이 핵심이 될 것입니다.

구글은 브로드컴의 독점적 지위로 인한 가격 협상 어려움과 통제 불가능 문제를 해결하기 위해 공급망 다변화 전략을 추진하고 있습니다. 이에 따라 미디어텍, 마벨 등 다양한 공급업체와 협력하여 브로드컴에 대한 의존도를 낮추려는 움직임을 보이고 있습니다.

DSP 시장은 마벨이 60%의 압도적인 점유율로 1위를 차지하고 있으며, 브로드컴이 2위를 기록하고 있습니다.

광학 트랜시버는 네트워킹 장비와 데이터센터에서 수요가 급증하고 있습니다. 현재 미국 코히런트와 중국 이노라이트가 시장을 주도하고 있으나, 미국의 중국산 장비 사용 제한 정책으로 인해 관련 기업들의 주가에 변동이 있었습니다. 이러한 정책 변화는 한국 기업들에게 시장 진입의 기회를 제공하며, 대만 및 일본의 서플라이 체인에도 영향을 미치고 있습니다.

IT 버블 당시 많은 통신사 위주의 전송 장비 업체들이 파산했지만, 시스코는 엔터프라이즈 고객 기반이 탄탄하여 위기를 극복했습니다. 기업 고객 비중이 높았던 덕분에 시스코는 안정적으로 사업을 이어갈 수 있었으며, 최근에는 IT 버블 당시 기록했던 주가 고점을 넘어서며 성장세를 보이고 있습니다.

시스코의 AI 인프라 관련 수주 잔고가 4.5배 증가했으며, 이는 챗봇 및 에이전틱 AI의 확산으로 인한 데이터 트래픽 수요 450% 증가와 직결됩니다. 에이전틱 AI는 단순히 코딩을 넘어 그래픽, 캐드 등 다양한 사무직 업무를 대체하며, CPU 및 범용 디램 수요를 견인하는 주요 배경으로 작용하고 있습니다.

시스코는 스위치 장비에 들어가는 5나노 '실리콘(Silicon)' 칩을 자체 설계하며, 이 칩의 누적 출하량은 100만 개를 넘어섰습니다. 해당 칩은 TSMC가 100% 파운드리를 담당하며, 칩의 기판은 일본의 이비덴이 주요 공급사입니다. 삼성전기와 LG이노텍 등 한국 기업들도 네트워킹 칩 기판 시장 진출을 위해 노력하고 있습니다.

일본 정부는 이비덴과 같은 소부장 선도 기업들에게 공장 건설 보조금 등 파격적인 지원을 제공하고 있습니다. 반면, 한국 정부는 주로 세제 혜택 위주의 지원을 제공하고 있어 상대적으로 기업들에 대한 지원이 약하다는 평가가 있습니다.

시스코의 주요 거래처는 TSMC와 패키징 업체인 ASE입니다. 특히 이수페타시스는 네트워킹 장비용 MLB(Multi-Layer Board) 기술력으로 시스코에게 인정받는 핵심 공급사 중 하나입니다. 국내 기업들의 사업보고서를 분석하면 이러한 공급망 정보를 활용하여 투자 기회를 발굴할 수 있습니다.

블룸에너지는 전년 대비 매출액이 두 배 증가하고 영업이익은 네 배 가까이 증가할 것으로 예상되며 높은 성장세를 보여주고 있습니다. 이는 블룸에너지가 단순히 성장성뿐만 아니라 실질적인 수익성까지 입증하고 있는 드문 사례입니다.

블룸에너지는 고체산화물연료전지(SOFC) 기술을 사용하는 반면, 두산퓨얼셀은 주로 인산형연료전지(PAFC)를 사용합니다. 두산퓨얼셀 또한 고체산화물연료전지 비즈니스를 확대하고 있지만, 1등 기업과 2등 기업 간의 실적 격차는 크게 나타납니다. 2등 기업은 주가가 올랐다가 다시 빠지는 경우가 많고 겨우 흑자를 기록하는 경우가 많아 투자 시 신중한 검증이 필요하다고 분석됩니다.