AI경쟁, 이제는 에너지 효율화다.
베인 보고서에 따르면, AI 컴퓨팅 성능에 대한 전 세계 수요는 연평균 4.5배씩 증가하고 있으며, 이는 2년마다 두 배로 증가하는 무어의 법칙에 따른 효율성 향상 속도를 훨씬 능가합니다. 이러한 수요를 충족하려면 2030년까지 전 세계적으로 200기가와트의 컴퓨팅 용량이 추가로 필요할 것으로 예상됩니다.
베인의 분석에 따르면, 2030년까지 전 세계 컴퓨팅 파워 수요는 200기가와트(GW)에 달할 수 있으며, 미국에서만 100GW를 차지할 것으로 예상됩니다. 이러한 용량을 구축하려면 연간 약 5천억 달러의 자본 지출이 필요하며, 이는 연간 2조 달러의 매출에 해당합니다.
https://news.futunn.com/en/post/63604987/bain-2025-technology-report-analysis-growth-in-ai-computing-power?level=1&data_ticket=1761453297409263
2. 세계 데이터센터 전력수요 전망
▣(기준 시나리오) 2030년 세계 데이터센터 전력소비 945TWh 전망, 2024년 소비량의 두 배로 증가¡
- 세계 데이터센터의 전력소비는 2030년에 약 945TWh에 이를 전망이며, 이는 2030년 세계 전력 소비량의 약 3% 밑도는 수준이며, 2024년 세계 데이터센터 전력 소비량의 두 배가 넘는 수준임.
- 2024년~2030년 기간 중에 세계 데이터센터 전력소비는 연평균 15%의 증가세를 보일 것으로 전망 (같은 기간 중 세계 전력소비 증가율보다 4배 이상 빠른 속도)
chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://www.keei.re.kr/pdfOpen.es?bid=0014&list_no=125052&seq=1
에너지 효율성 극대화 전략
1. 전력 생산 자체를 늘리는 방법
2. 에너지 효율화를 위한 저전력 기술 확보 필요성 증대
전력 생산 자체 증가 (전력 인프라)
> 단기 관점 - 태양광 및 ESS
> 중기 관점 - 천연가스
> 장기 관점 - 원자력
에너지 효율화
- 저전력 반도체, 첨단 열 관리 솔루션 (냉각 기술)
- 전기 대신 빛으로 데이터 전송 처리 (광자 기술 - 포토닉스)
광자기술
>> 엔비디아
https://weekly.donga.com/science/article/all/11/5016301/1
1. 공동 패키징 광학 기술 (Co-Packaged Optics, CPO)
> 기술: 네트워크 스위치 칩(ASIC)과 광학 송수신기를 하나의 패키지에 통합하는 기술입니다. 기존 방식은 광 모듈을 별도로 장착해 전기 신호가 기판을 통해 길게 이동해야 했지만, CPO는 칩과 광학 엔진을 가깝게 배치해 신호 경로를 획기적으로 줄였습니다.
> 장점:
- 전력 효율성: 기존 광 트랜시버 대비 전력 소비를 3.5배 절감합니다.
- 지연 시간 감소: 전기 신호의 이동 거리가 짧아져 지연 시간이 크게 줄어듭니다.
- 네트워크 복원력: 구성 요소가 줄어들어 안정성이 10배 이상 향상됩니다.
- 배포 속도: 설치 및 유지보수가 간소화되어 배포 시간이 1.3배 빨라집니다.
2. 실리콘 포토닉스 네트워킹 스위치
> 제품: 엔비디아는 CPO 기술을 적용한 '퀀텀-X' (인피니밴드 기반)와 '스펙트럼-X' (이더넷 기반) 네트워킹 스위치를 선보였습니다.
> 성능: 이 스위치는 포트당 1.6테라비트의 속도를 제공하며, 수백만 개의 GPU를 연결하는 AI 팩토리를 구축할 수 있게 해줍니다.
> 적용: 거대한 규모의 AI 학습 시스템을 구축하기 위해 엔비디아 GPU 간의 초고속 통신을 지원합니다.
https://blogs.nvidia.co.kr/blog/nvidia-spectrum-x-co-packaged-optics-networking-switches-ai-factories/#:~:text=NVIDIA%20%EC%8B%A4%EB%A6%AC%EC%BD%98%20%ED%8F%AC%ED%86%A0%EB%8B%89%EC%8A%A4%20%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%82%B9%20%EC%8A%A4%EC%9C%84%EC%B9%98%EB%8A%94%20%ED%8F%AC%ED%8A%B8%EB%8B%B9%201.6%ED%85%8C%EB%9D%BC%EB%B9%84%ED%8A%B8,%EC%9E%88%EC%8A%B5%EB%8B%88%EB%8B%A4.%203%EC%9B%94%2019%2C%202025%20by%20NVIDIA%20Korea.
>>> 저전력 반도체
고성능 인공지능(AI) 반도체와 온디바이스 AI 시대가 본격화되면서 전력 소비를 줄이는 '저전력' 기술이 반도체 산업의 핵심 경쟁력으로 떠오르고 있습니다. 발열 문제를 해결하고 효율을 높이기 위한 저전력 반도체 관련 국내 기업들은 다음과 같습니다.
>> 종합 반도체 기업 (IDM)
삼성전자: 고대역폭 메모리(HBM) 및 온디바이스 AI용 메모리 등 다양한 저전력 반도체 신제품을 개발하고 있습니다.
SK하이닉스: 삼성전자와 함께 AI 시대에 맞는 저전력 메모리 반도체 개발 경쟁을 벌이고 있습니다.
>> 팹리스 (Fabless)
어보브반도체: 가전제품 등에 들어가는 비메모리 반도체인 마이크로컨트롤러유닛(MCU)을 설계하는 기업으로, 저전력 관련 기술력을 보유하고 있습니다.
제주반도체: 모바일, 온디바이스 AI용 저전력 반도체 칩을 개발하는 팹리스 기업으로 알려져 있습니다.
가온칩스: 삼성 파운드리 디자인 솔루션 파트너사로, 저전력 AI 반도체 칩 설계 및 개발에서 수혜가 기대됩니다.
LX세미콘: 디스플레이 구동칩(DDI) 등을 생산하는 팹리스 기업으로, 전력 효율 관련 기술을 가지고 있습니다.
칩스앤미디어: 비디오 관련 시스템 반도체를 설계하는 기업으로, 저전력 기술이 중요한 분야입니다.
오픈엣지테크놀로지: 인공지능(AI) 반도체 설계자산(IP) 개발사로, 온디바이스 AI에 필수적인 저전력 기술력을 보유하고 있습니다.
퀄리타스반도체: 초고속 통신 기술을 기반으로 저전력 시스템 반도체를 개발하고 있습니다.
>> 전력 반도체 (Power Semiconductor)
KEC: 전기차, 전자기기 등에 사용되는 전력 반도체를 생산하며, SiC(탄화규소) 등 차세대 소재를 활용한 기술을 개발 중입니다.
알에프세미: 전력 반도체 전문 기업으로, AI 반도체 등 다양한 분야에서 활용되는 저전력 기술을 보유하고 있습니다.
파워넷: 전력 반도체 및 전원 공급 장치를 생산하는 기업입니다.
>> 후공정 및 기타
한미반도체: AI 반도체 후공정 장비 전문 기업으로, 고성능 저전력 반도체 생산에 필요한 장비를 공급합니다.
하나마이크론: 반도체 패키징 및 테스트 전문 기업으로, 저전력 반도체 생태계에서 후공정 기술을 담당합니다.
HPSP: 고압 수소 어닐링 장비 전문 기업으로, 고성능 저전력 반도체 생산 공정 효율을 높이는 데 기여합니다.
리노공업: 반도체 테스트용 소켓을 생산하는 기업으로, 저전력 반도체 테스트 분야에서 중요한 역할을 합니다.
>>> 전력 관리 솔루션
AI 및 클라우드 시장의 성장에 따라 데이터센터의 전력 소비와 발열량이 급증하면서 고효율 냉각 기술이 핵심 경쟁력으로 부상하고 있습니다. 이와 관련된 국내 기업들은 액침냉각, 수랭식 등 다양한 냉각 솔루션 기술을 개발하고 있습니다.
데이터센터 냉각 관련 주요 기업은 다음과 같습니다.
>> 냉각 솔루션 및 장비
GST: 액침냉각 시스템과 반도체 공정용 칠러(냉각장치)를 생산하며, SK그룹과 냉각 기술 개발 협력을 진행하고 있어 액침냉각 관련 대장주로 꼽힙니다.
케이엔솔: 데이터센터 및 산업 시설에 필요한 공조 및 냉각 시스템을 공급합니다. GS건설, SDT와 함께 액침냉각 기술 개발 및 실증을 추진하고 있습니다.
유니셈: 반도체 장비 전문 기업으로, 액침냉각 기술 관련 사업을 확대하고 있습니다.
인성정보: 국내 데이터센터 구축 및 운영 사업을 진행하며, 액침냉각 솔루션 사업을 추진 중입니다.
신성이엔지: 클린룸, 드라이룸, 냉난방 공조 기술력을 바탕으로 데이터센터용 공조 및 액침냉각 기술 관련 사업을 진행하고 있습니다.
지엔씨에너지: 비상전원 공급용 발전기 사업을 하며, 신재생에너지를 활용한 데이터센터 구축 경험을 보유하고 있어 냉각 기술에서도 주목받고 있습니다.
한중엔시에스: AI 서버와 전기차 배터리 열관리 솔루션을 제공하는 기업으로 데이터센터 냉각 분야에서도 수혜를 입을 수 있습니다.
삼성공조: 자동차용 공조 부품을 생산하는 기업으로, 전장 부품 관련 기술을 활용해 데이터센터 냉각 분야로 진출 가능성이 있습니다.
>> 대기업 및 그룹사
LG전자: 냉각 시스템 분야에서 다양한 파트너들과 협력하며 액체냉각 기술 실증을 진행하고 있습니다.
SK이노베이션: 자회사 SK지오센트릭이 액침냉각에 사용되는 특수 냉각유를 개발하고 있어 관련 사업 확장이 기대됩니다.
GS: 자회사 GS칼텍스를 통해 데이터센터용 액침냉각 기술 개발을 추진하고 있습니다.
삼성물산: 삼성그룹의 액침냉각 기술 개발 노력과 함께 관련 인프라 사업에서 수혜를 입을 수 있습니다.
>> 전력 공급 및 인프라
전력 기기 관련주: 데이터센터의 전력 소모량 증가로 인해 변압기, 전선 등 전력 기기 수요가 함께 늘어나면서 LS ELECTRIC, HD현대일렉트릭, 일진전기, 효성중공업 등 전력 설비 관련 기업들이 주목받고 있습니다.
데이터센터 건설 관련주: 한미글로벌과 같은 데이터센터 시공 및 인프라 구축 기업들도 냉각 시스템 시장 성장에 따른 간접적인 수혜를 입을 수 있습니다.
>>> 광케이블 및 광섬유, 광통신 장비
>> 광섬유 및 광케이블 제조
대한광통신: 국내 유일의 광섬유 모재(Preform) 생산부터 광섬유, 광케이블까지 수직계열화된 생산 체계를 갖춘 기업입니다. 통신 네트워크 구축에 필요한 핵심 광섬유를 제조하며 사업 영역을 확대하고 있습니다.
LS전선: 전력 케이블뿐만 아니라 유무선 정보통신을 위한 통신케이블을 개발, 생산하며, 광케이블 분야에서도 사업을 영위하고 있습니다. 자회사 편입 등을 통한 수직계열화 구축으로 해외 시장 공략에 속도를 내고 있습니다.
가온전선: 초고속 유무선 통신망 구축에 필수적인 광케이블, 광부품 등을 제공하며 광통신케이블 분야에서 기술력을 인정받고 있습니다.
대한전선: 대한민국에서 가장 오래된 전선 생산업체로, 통신용 케이블도 생산하고 있습니다. 호반산업에 인수된 이후 사업 시너지 등을 위해 사업 목적을 추가하고 있습니다.
>> 광통신 장비 및 부품
옵티코어: 광 모듈, 광 다중화 장치, 광 부품 등 광통신 솔루션을 제공하는 전문 제조 기업입니다. 데이터센터 내 연결, 데이터센터 상호 연결, 에지 클라우드 센터를 위한 광 트랜시버를 공급합니다.
다산네트웍스: 초고속 인터넷 사용을 위한 유무선 통신장비를 개발 및 생산하며, 5G 광통신망 시험 사업 등에 참여하고 있습니다.
우리로: 광통신 시스템 부품을 생산하는 기업으로, 광주에 본사를 두고 있습니다.
케이엠더블유: 5G 통신장비 관련 기업으로, 광통신 기술과 관련된 부품 및 장비를 제공합니다.
솔리드: 광통신 장비 분야에서 다양한 제품을 제공하며 광통신 시장 성장에 따른 수혜를 입을 수 있습니다.
>> 관련 인프라 및 기타
LS에코에너지: 해저케이블 사업을 확장하며 해상풍력 시장을 공략하고 있어 광케이블 수요 증가에 따른 성장이 기대됩니다.
LS마린솔루션: LS전선에 편입된 자회사로 해저케이블 관련 사업을 강화하고 있어 해상풍력 등 관련 시장 확대에 따른 수혜를 입을 수 있습니다.
>>> 스마트 그리드
데이터센터 발열, 인공지능(AI), 전기차 등 전력 수요가 폭증하면서 전력 효율을 극대화하는 '스마트 그리드' 기술의 중요성이 커지고 있습니다. 스마트 그리드는 정보통신기술(ICT)을 활용해 전력 생산, 운반, 소비를 효율적으로 제어하는 지능형 전력망을 의미합니다.
스마트 그리드 및 전력 관리와 관련된 국내 주요 기업은 다음과 같습니다.
>> 전력 설비 및 전력 기기
LS ELECTRIC: 전력기기, 자동화 기기, 스마트 그리드 시스템 등을 생산하며, 전력 산업의 디지털화에 앞장서고 있습니다.
일진전기: 변압기, 개폐기 등 다양한 전력 설비를 공급하는 기업으로, 스마트 그리드 분야의 대표 종목으로 꼽힙니다.
HD현대일렉트릭: 스마트 에너지 솔루션과 전력 설비를 제공하며, 전력 시장의 변화에 대응하고 있습니다.
효성중공업: 전력 기기 및 시스템 공급업체로, 스마트 그리드와 에너지 효율 관련 사업을 추진하고 있습니다.
광명전기: 수배전반 등 전력 설비 전문 기업으로, 스마트 그리드 관련 기술을 보유하고 있습니다.
대한전선: 통신 케이블뿐만 아니라 전력 케이블도 생산하며, 전력 인프라 구축에 참여합니다.
>> 스마트 미터링 및 에너지 관리 시스템(EMS)
누리플렉스 (구 누리텔레콤): 지능형 검침 인프라(AMI) 구축 사업을 주도하며, 스마트 그리드 관련 시스템을 공급합니다.
옴니시스템: 전자식 전력량계 제조 기업으로, AMI 시스템 구축 관련 사업을 진행합니다.
피에스텍: 전력량계 등 전력 관련 기기를 생산하며, 스마트 그리드 분야에서 주목받고 있습니다.
그리드위즈: 에너지저장장치(ESS) 및 에너지 관리 플랫폼을 제공하는 기업으로, 전력 수요 관리(DR) 시장에서 활약하고 있습니다.
>> 전력 시장 솔루션 및 부품
한전산업: 발전소의 경상정비, 환경설비 등을 담당하며, 스마트 그리드와 관련된 사업 기회를 모색하고 있습니다.
피앤씨테크: 송배전 설비의 상태를 감시하고 제어하는 시스템을 개발하며, 스마트 그리드 관련 솔루션을 공급합니다.
에스코넥: 스마트 그리드 및 전력 관리와 관련된 다양한 부품 및 솔루션을 개발하고 있습니다.
보성파워텍: 전력 기자재 제조업체로, 스마트 그리드와 에너지 저장장치 분야의 성장 수혜주로 꼽힙니다.
