AI시대, ‘전기먹는 하마’ 데이터센터 전력문제 해결 K기업이 뛴다

아마존, 구글, 메타 등 빅테크 기업들이 인공지능(AI) 경쟁을 본격화하고 데이터센터 증설을 서두르면서 데이터센터에 소요되는 막대한 전력을 해결해야 하는 숙제가 대두됐다.

국제에너지기구(이하 IEA)는 ‘전력수요 전망 보고서’를 통해 전 세계 전력 수요가 올해부터 2026년까지 연 평균 3.4% 증가할 것으로 예상했다.

주요 원인 중 하나는 AI 데이터센터 수요로 이 분야 전력 소비는 2026년까지 두 배로 늘어날 것으로 관측된다. IEA는 구글의 검색 엔진에 AI가 완전하게 구현될 경우 전력 수요가 10배 증가할 것으로 내다봤다.

AI가 수행하는 복잡한 연산을 위해서는 반도체 칩에 엄청난 전력이 소요된다. 따라서 AI 데이터센터는 일반 데이터센터 대비 높은 변압기 용량이 소요되는 것으로 알려졌다.

특히 AI 데이터센터 건립이 집중되는 미국의 경우 이미 절반이 넘는 송배전 등 전력설비가 30년 이상 되는 등 노후화로 인해 교체가 필요한 상황이다.

변압기 분야에서는 효성중공업, HD현대일렉트릭, LS일렉트릭 등의 K기업들이 활약 중이다. HD현대일렉트릭의 올해 1분기 수주잔고는 6조9000억원으로 전년 동기 대비 66.4% 급증했다.
LS일렉트릭 역시 지난해 동기 대비 13% 증가한 2조 6000억원을 기록한 것으로 알려졌다. 효성중공업은 전년대비 17.1% 늘어난 4조 1000억원의 수주잔고를 보였다. 

실제로 HD현대일렉트릭의 수주잔고 중 북미 비중이 57.5%에 달해 이 중 상당수가 AI데이터센터에도 쓰일 전망이다. LS전선과 대한전선 역시 글로벌 전력수요 급증의 수혜를 받고 있다. 또 AI 전력수요 전망에 구리 값이 사상 최고를 기록하는 등 전선 관련 산업을 영위하는 K기업들의 앞날도 밝게 점쳐진다.

이처럼 전력수요 급증이 예상되는 이유는 AI데이터센터 전력 소비가 일반 데이터센터의 2배 이상이라는 점 때문이다. AI와 데이터센터, 암호화폐 분야 전 세계 전력 소비량은 2026년 1000T테라와트시(TWH)로 일본의 한 해 전력 소비량과 맞먹는 수준으로 알려졌다.

또 2030년에는 전 세계 AI 데이터센터 전력 사용량이 인도 전체 전력 사용량을 추월할 것이라는 전망도 제기됐다.

글로벌 전력망 투자규모 역시 지속적으로 증가해 2020년 2350억 달러에서 2030년 5000억 달러를 넘어설 것이라는 예상이 나온다.

전력 수급 문제와는 별도로 소비전력 자체를 줄이는 저전력 반도체에도 관심이 급증하고 있다. 반도체 분야 K기업으로는 삼성전자와 SK하이닉스가 글로벌 양대 산맥이다.

삼성전자는 올해 하반기 중으로 QLC(Quad Level Cell) 기반 낸드플래시 제품을 빠르게 개발해 인공지능(AI)용 고용량 스토리지 시장에 적극 대응할 방침이다. AI 데이터센터는 일반 데이터센터보다 고대역폭 메모리(HBM)와 고용량 스토리지를 필요로 하기 때문이다.

HDD(Hard Disk Drive)에서 SSD(Solid State Drive)로 빠르게 대체되고 있는 AI 데이터센터용 고용량 스토리지는 크게 저장장치 역할을 하는 낸드플래시와 제어와 조정을 맡는 컨트롤러로 구분된다.

낸드플래시는 삼성전자와 하이닉스가 양분하고 있고 컨트롤러 분야에서는 삼성전자나 하이닉스 외에도 상대적으로 규모는 작지만 반도체 설계를 전문으로 하는 팹리스 기업 파두도 기술력으로 주목받고 있다.

파두는 글로벌 AI 데이터센터가 필요로 하는 저전력, 고효율 SSD 컨트롤러 기술을 보유했고 전력반도체 분야(PMIC) 등 차세대 성장동력 육성에도 적극 나서고 있다. 

스토리지 뿐만 아니라 메모리반도체 분야에서는 삼성전자와 SK하이닉스뿐 아니라 미국 마이크론 등 글로벌 기업들이 저전력더블데이터레이트(LPDDR) D램 개발에 힘쓰면서 경쟁이 격화하고 있다. AI 시대를 맞아 많은 전력을 수급할 수 있는 K기업과 소모 전력을 줄이는 K기업들의 활약상이 숨가쁘게 펼쳐지고 있다. 

정유진 기자 jinjin@hankyung.com