AI 혁명의 전력 도전: 미래를 위한 새로운 에너지 전략 필요

2022년 말 '챗GPT'로 시작된 AI 혁명이 불과 1년 반 만에 엄청난 속도로 진행되고 있다. AI 기술이 빠르게 발전하면서 기업들은 시장 선점을 위해 막대한 투자를 하고 있으며, 이는 AI 산업 성장을 더욱 촉진하고 있다. 현재 AI 혁명은 오픈AI와 엔비디아의 AI 반도체 공급이 주도하고 있지만, AI 인프라의 막대한 전력 소모로 인해 새로운 도전 과제가 떠오르고 있다.

AI 인프라의 전력 소모, '전기 먹는 하마'로 불리는 이유

현재 AI 모델 학습과 실행에 주로 사용되는 엔비디아의 AI 가속기는 그래픽처리장치(GPU)를 기반으로 하고 있다. GPU는 많은 수의 연산 코어를 통해 동시에 여러 작업을 병렬로 처리할 수 있어, AI 모델 개발에 특화된 성능을 제공한다. 그러나 이 많은 코어들이 각각 전력을 소비하기 때문에 전체적인 전력 소모가 증가하며, 많은 열을 발생시켜 냉각 시스템도 추가적인 전력을 소모하게 된다.

예를 들어, 엔비디아의 H100 AI 가속기는 최대 700와트(W)의 전력을 소모한다. 이는 가정용 냉장고 3대 이상의 전력을 소모하는 수준이다. 올해 H100 판매량이 350만 대로 추정되며, 이는 리투아니아, 과테말라와 같은 소규모 국가의 연간 전력 소비량과 맞먹는 수준이다.

빅테크 기업들의 에너지 수급 비상

이처럼 전력 소모가 이슈로 떠오르자, AI 개발에 열중하던 빅테크 기업들이 우려의 목소리를 내고 있다. 일론 머스크 테슬라 CEO는 "현재의 기술 병목 현상은 전력 공급 때문"이라며 "내년에는 모든 칩을 구동할 충분한 전력을 찾을 수 없을 것"이라고 경고했다. 마크 저커버그 메타 CEO도 "AI 모델 개발에 원자력 발전소가 필요할 정도로 전력 소비량이 증가할 것"이라고 말했다.

실제로 아마존은 원자력 발전으로 가동하는 데이터센터를 인수했고, 마이크로소프트는 버지니아 데이터센터 가동을 위해 원자력 에너지를 구매했다. 전력을 끌어올 수 있는 땅을 찾기 위해 빅테크 기업들은 소형모듈원전(SMR)에 주목하고 있다. SMR은 지역적 한계를 극복할 수 있는 대안으로, 빌 게이츠와 샘 올트먼 등이 투자하고 있는 분야다.

신재생 에너지로의 전환

AI에 필요한 막대한 에너지를 화석 연료나 원전에만 의존할 수 없기 때문에, 신재생 에너지가 대안으로 떠오르고 있다. 태양광, 풍력, 수소 등 신재생 에너지가 AI 수혜주로 다시 주목받고 있다. 실제로 미국 태양광 기업 퍼스트솔라는 'AI 시대 수혜주'로 꼽히며 주가가 상승했다. 초고전압 변압기를 생산하는 HD현대일렉트릭, LS일렉트릭, 효성중공업 등의 기업도 강한 상승세를 보이고 있다.

저전력 반도체의 중요성: Arm과 퀄컴의 역할

저전력 반도체를 앞세운 Arm은 AI 서버 시장에 진출하고 있다. Arm 기반 칩은 전력 효율이 높아, 여러 빅테크들이 자체 칩을 개발하며 엔비디아 종속을 피하고자 노력하고 있다. 소프트뱅크는 Arm을 통해 AI칩을 직접 개발할 계획을 세우고 있다. 퀄컴도 고성능 신경망처리장치(NPU)를 탑재한 Arm 기반 칩셋 '스냅드래곤 X'로 AI PC 시장을 주도하려 하고 있다.

결론: AI 혁명의 다음 수혜주

AI 수혜주는 반도체와 데이터센터에서 전력 인프라, 신재생 에너지로 확장되고 있다. 골드만삭스는 AI 발전을 단계별로 나누어 수혜주를 제시했으며, 현재 시장은 AI 인프라 구축 단계에 있다. 다음 단계는 AI 활용으로 실제 매출이 증가하는 단계로, AI 기술을 적용한 소프트웨어 기업들이 수혜를 받을 것으로 전망된다. AI 혁명은 계속해서 새로운 도전과 기회를 가져오고 있으며, 이를 준비하는 기업들이 시장에서 성공을 거둘 것이다.