전력관련 핵심주, 광통신(실리콘포토닉스), 저전력솔루션 관련주

AI 경쟁의 패러다임이 순수 연산력 확보에서 벗어나, 에너지 효율 극대화(전력 효율 및 열 관리)와 데이터 전송 속도 혁신으로 이동하고 있습니다

💡 에너지 효율성 개선을 위한 두 가지 주요 기술 혁신 흐름은?

• 에너지 효율을 높이기 위한 저전력 반도체 및 냉각 솔루션 (와트당 성능 향상)
• 전기 신호 대신 빛을 이용하는 포토닉스 기술 (비트당 소요 전력 감소 및 대역폭 향상)

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AI 경쟁의 다음 챕터는 '문제는 전력이야!'라는 핵심 주제 아래, GPU 확보 경쟁에서 에너지 효율성 극대화로 패러다임이 전환되고 있음을 명확히 보여줍니다. 폭발적으로 증가하는 컴퓨팅 수요를 감당하기 위해, 기존의 연산력 경쟁을 넘어 전력 효율 개선과 포토닉스(광자 기술) 혁신이 투자 기회의 핵심으로 부상하고 있습니다.

 

 

 

 

1. AI 경쟁의 새로운 국면: GPU 확보 경쟁에서 에너지 효율성 극대화로

1.1. AI 경쟁 패러다임의 변화: 연산력 경쟁에서 지속 가능성 과제로

1. 기존 AI 경쟁의 핵심: 초기 AI 경쟁은 엔비디아 칩과 HBM 같은 AI 칩 확보 경쟁이 핵심이었으며, 이는 순수 연산력을 빠르게 끌어올리는 데 중점을 두었음 .
2. 데이터 센터 구축 경쟁: 또한, 데이터 센터를 얼마나 빨리 많이 짓고 케파(Capacity)를 확보하는지가 중요했음 .
3. 새로운 과제의 등장: 이제는 천문학적인 투자와 컴퓨팅 수요를 지속 가능하게 유지하고 투자 효율을 높여야 하는 새로운 과제가 나타나고 있음 .
4. 기술 혁신의 방향 전환: 이에 따라 에너지 효율성 극대화, 즉 전력 효율 개선, 열 관리, 데이터 전송 속도 향상과 같은 기술 혁신으로 초점이 이동하고 있음 .
5. TCO(총 보유 비용) 경쟁: 절대적인 연산력도 중요하지만, 무한정 투자할 수 없으므로 똑같은 돈을 투자해도 효율적으로 운영하기 위한 총 보유 비용(TCO)을 낮추는 경쟁이 중요해지고 있음 .

1.2. 컴퓨팅 수요 폭증과 에너지 효율성의 필연적 중요성

1. 컴퓨팅 수요의 기하급수적 증가: 베인 컨설팅의 2025 기술 보고서에 따르면, AI로 인한 컴퓨팅 수요가 매년 4.5배씩 증가하고 있음 .
2. 무어의 법칙 초월: 이 증가 속도는 2년마다 반도체 효율이 두 배씩 늘어나는 무어의 법칙의 두 배 이상을 뛰어넘는 속도임 .
3. 성능 향상만으로는 한계: 반도체 성능을 끌어올리는 것만으로는 더 이상 컴퓨팅 수요를 따라잡지 못하는 상황이 심화되고 있음 .
4. 막대한 인프라 투자 필요성: 이 수요를 충족하기 위해 2030년까지 미국에서만 연 5,000억 달러의 데이터 센터 투자가 필요할 것으로 베인은 추정함 .
5. 경제적 부담: 5,000억 달러 규모의 CAPEX는 하이퍼스케일러들이 연 2조 달러의 매출을 올려야 감당할 수 있는 수준이며, 이는 우리나라 GDP보다도 큰 규모로 경제성을 고려할 때 감당하기 어려운 수준임 .
6. 지속 가능성 논란: 이러한 막대한 컴퓨팅 수요를 충당하기 위해 현재의 순환 구조가 지속 가능하냐는 논란이 있지만, 에너지 효율을 높여 비용을 낮추고 투자 효율을 높인다면 버블의 붕괴 시기가 늦춰지거나 지탱될 수도 있음 .
7. 전력 부족 문제 심화: AI로 인한 데이터 센터의 전력 수요가 막대하며, 블룸버그 NF는 향후 10년간 전력 수요가 네 배로 늘어날 것으로 전망하고 있어 에너지 효율성 개선의 필요성을 더욱 자극하고 있음 .
8. 병목 지점 이동: AI의 병목 현상이 반도체나 하드웨어에서 전력으로 넘어간 상황이므로, 더 이상 많이 짓는 것이 아니라 효율적으로 짓는 것이 중요해지고 있음 .

 

 

2. 전력 문제 해결을 위한 두 가지 주요 투자 기회

1. 투자 기회 분류: 전력 문제 해결을 위한 투자 기회는 크게 두 가지로 볼 수 있음 .
2. 첫 번째 기회: 전력 생산 증대: 전력 생산 자체를 늘리는 방안임 .
3. 두 번째 기회: 효율성 증대를 위한 저전력 기술: 포토닉스(광자 기술)와 같이 정보 처리 방식의 혁신을 통해 효율성을 높이는 기술임 .
4. 오늘의 초점: 이 중 포토닉스 기술에 대해 주의 깊게 살펴볼 필요가 있음 .
5. 참고 요청: 발표자는 기술 전문가가 아니므로, 내용은 참고용으로만 활용해 줄 것을 당부함 .

 

 

3. 전력 생산 증대 및 단기적 투자처

3.1. 데이터 센터 전력 수요 증가 전망 및 공급 제약 요인

1. 전력 수요 증가 전망: 골드만삭스는 데이터 센터 전 세계 전력 수요 증가율 전망치를 기존 165%에서 175%까지 상향 조정했으며, 이는 2023년부터 2030년까지의 추정치임 .
2. 국가 하나 추가 수준의 증가: 이 정도의 전력 증가는 전 세계에서 전기를 가장 많이 쓰는 상위 10개 국가 중 하나를 추가하는 효과와 같다고 함 .
3. AI 인프라 투자의 변수: 전력 공급의 제약이 수요보다 심각해지면서, 전력을 얼마나 빨리 생산할 수 있는가가 AI 인프라 투자의 가장 큰 변수로 부상하고 있음 .
4. 골드만삭스의 4대 투자 기회: 골드만삭스는 전력 및 물의 안정적 공급이 4년간의 투자 기회로 부상하고 있다고 언급함 .
5. 전력 수요 자극/제약 요인 6가지: 골드만삭스는 전력 수요를 자극하거나 제약할 수 있는 요인으로 정책적 인센티브, 전기료, 부품 및 인력 가용성, AI 컴퓨팅 및 에너지 효율성, AI 확산 속도 등 여섯 가지를 꼽았음 .
6. 단기적 병목: 이 중 당장은 부품과 인력의 가용성이 가장 큰 병목이라고 판단하고 있음 .
7. 단기적 판단: 골드만삭스는 전력 효율 개선이 중요하지만, 개선 속도가 느리므로 일단 빨리 공급을 증설하는 것이 더 중요한 국면이라고 판단함 .
8. 에너지원 확보 경쟁: 아폴로 자산 운용은 AI가 요구하는 전력 수요가 인류가 평생 해결할 수 없는 수준이라고 보며, 친환경 에너지 여부와 관계없이 모든 종류의 에너지원 확보에 매달리고 있다고 언급함 .

 

 

3.2. 단기 및 장기 전력 생산 솔루션과 관련 수혜 기업

1. 저탄소 에너지 투자 지속: 트럼프 정부의 정책 기조 변화에도 불구하고 빅테크와 대체 자산 운용사들은 저탄소 에너지에 계속 투자하고 있음 .
2. 구글의 저탄소 가스 발전소 계약: 구글은 탄소 포집 기술을 이용한 저탄소 가스 발전소와 계약을 맺었는데, 이는 하이퍼스케일러가 저탄소 가스 발전소와 계약한 첫 사례임 .
3. 하이퍼스케일러의 비용 인식 변화: 친환경 에너지의 높은 생산 비용이 상용화를 막는 요인이었으나, 하이퍼스케일러들에게는 비용보다 지금 당장의 공급이 문제인 상황임 .
4. 골드만삭스의 단기 투자 집중: 단기적으로는 태양광과 배터리 저장 시설(ESS)의 조합에, 피크 아워에는 천연가스를 보완적으로 이용하는 투자에 집중될 것으로 전망함 .
   1. 피크 플랜트: 가스터빈을 이용해 빠르게 전력을 생산하는 구조임 .
5. 중기적 전환: 급한 전력 부족이 해결되면, 더 효율적인 복합 사이클 천연가스 발전소로 넘어갈 것으로 예상됨 (복합 사이클은 가스 터빈으로 만든 열을 회수하여 추가 전기를 생산하는 방식임) .
6. 장기적 솔루션: 장기적으로는 미국 정부가 추진하는 원전으로 갈 것이며, 생산까지 3~5년이 소요될 것으로 예상됨 .
7. 기타 에너지원: 수소 연료 전지 회사들(블루 에너지, 플러그 파워 등)이나 코인 채굴 회사들(아이나, 사이퍼 마이닝, 마라 홀딩스 등)도 새로운 전력 발전 데이터 센터의 근원으로 떠오르고 있음 .
8. 전력 인프라 관련 수혜 예상 기업 정리:
   1. 태양광 및 ESS: 퍼스트 솔라, 테슬라, 플루언스 에너지, 에너시스, 넥스트커 등이 있음 .
   2. 관련 ETF: 인베스코의 태양광 ETF TAN (태양광만 담음)과 아이셰어스의 ICLN (수소 연료 전지, 태양광, 풍력 등 다양하게 담음)이 있음 .
   3. 천연가스 발전사 및 장비 회사: 천연가스 가스터빈을 생산하는 회사들이 있으며, 최근 고전압 장비 회사인 프롤렛를 인수함 .
   4. 변압기 관련 주목 기업: 변압기 부족 상황으로 인해 한국의 현대 일렉트릭, 효성중공업, LS 일렉트릭이 각광받고 있으며, 지멘스 에너지도 중요한 플레이어임 .
   5. 원자력 관련 기업: 오클로, 뉴스케일 파워(SMR 관련) 등이 있음 .
   6. 우라늄 관련 기업: 미국 내 농축 설비를 갖춘 센트러스 에너지와 우라늄 채굴/해결 공급 회사인 에너지 퓨(최근 히토리오로도 주목받음)가 있음 .
9. 밸류에이션 유의: 언급된 수혜 예상 기업들은 이미 밸류에이션이 많이 반영되어 있을 수 있으므로 참고용으로만 활용해야 함 .

 

 

 

4. 전력 효율 개선 관련 기술 혁신: 저전력 반도체와 포토닉스

4.1. 에너지 효율성 개선 노력과 두 가지 혁신 흐름

1. 효율성 개선의 화두: 전력 소모와 발열을 줄이는 에너지 효율 개선이 중국을 포함하여 전 세계적으로 화두가 되고 있음 .
2. 중국의 혁신 사례: 중국에서는 아날로그 반도체 기술로 엔비디아 칩보다 1,000배 이상의 효율을 낼 수 있다는 연구가 네이처 일렉트로닉스에 실리는 등 혁신이 추구되고 있음 .
3. 미국의 기술 발전: 미국 역시 구글이 에너지 소비를 지표로 공개할 만큼 에너지 효율을 생존에 직결되는 지표로 인식하며 기술 발전을 이루고 있음 .
4. 두 가지 주요 혁신 흐름: 효율성 향상을 위한 혁신은 크게 두 가지 흐름으로 진행되고 있음 .
   1. 저전력 반도체 및 냉각 솔루션: 와트당 성능을 높이는 기술로, 전력 소모와 발열을 줄여 에너지 효율을 높이는 기술임 .
   2. 포토닉스(광자 기술): 전기 신호 대신 빛을 이용하여 데이터를 주고받는 기술로, 비트당 소요되는 전력을 줄이고 대역폭을 높이는 기술임 .
5. TCO 절감 목표: 이 두 가지 기술이 모두 이루어져야 운영 비용(TCO)을 낮출 수 있으며, 목표는 폭발적으로 늘어나는 데이터를 더 빠르고, 더 싸게, 더 적은 전력으로 전송하는 것임 .

4.2. 포토닉스 기술의 원리와 중요성

1. 포토닉스 기술의 정의: 포토닉스 광자 기술은 전기 신호 대신 광자(빛)를 이용하여 데이터를 전송하고 처리하는 기술임 .
2. 광 패키징: 칩 패키지 안에 전기 신호를 빛으로 바꿔주는 광학 부품을 내장하거나 스위치 칩 옆에 붙이는 기술을 의미함 .
3. 실리콘 포토닉스: 기존 실리콘 반도체 제조 기술과 호환되며, 반도체 웨이퍼 위에 빛의 속도로 정보를 주고받을 수 있는 광통신 기술을 집적하는 기술로 최근 성숙 단계에 들어옴 .
4. 주목 이유: 구리선의 비효율성: AI 데이터 센터에서 서버 간, GPU 간 데이터 전송 시 구리선을 이용한 전기 신호에서 발생하는 전력 손실, 발열, 데이터 지연이 전력 낭비의 핵심이기 때문임 .
5. 효율성 증대 효과: 전기를 광자로 바꿔 전송하면 효율을 대폭 높일 수 있으며, 광 패키징 기술 발전으로 부품 수가 줄고 설계가 단순해져 고장 확률도 낮아짐 .
6. 엔비디아 주장: 엔비디아에 따르면, CPU를 광자로 이동(전기를 비트로 바꿔주는 광 트랜시버를 내장)할 경우 전력 효율은 3.5배, 신호 품질은 64배, 내구성은 10배 향상된다고 주장함 .
7. 일론 머스크의 전망: 일론 머스크는 장기적으로 AI 모델의 99% 이상의 입출력은 모두 광자(빛)로 이루어질 것이며, 전기를 이용한 데이터 전송 방식은 대규모화될 수 없다고 강조함 .
8. 시각적 데이터 처리: 미래 AI는 우리가 눈으로 데이터를 인식하듯 시각적인 데이터(광자/빛의 신호)로 정보를 처리하게 될 것이라는 의미임 .
9. 머스크의 과거 힌트: 머스크는 과거 HBM이 맞지 않으며 디램의 혁신으로 대체 가능하다는 힌트를 준 적이 있어 미래 기술에 대한 그의 발언을 주목할 필요가 있음 .

4.3. 포토닉스 전환을 주도하는 기업 및 관련 파트너사

1. 엔비디아의 주도적 역할: 엔비디아는 GPU뿐만 아니라, 여러 GPU를 초고속/초대역폭으로 묶는 NVLink, NV Switch 기술을 개발했으며, 이를 구현하기 위해 광자 통신이 필요하다고 판단하여 수요를 창출하고 있음 .
2. 생태계 구축: 엔비디아는 초고속 네트워크 기술 생태계를 만들고 이에 맞는 광기술 기업들을 흡수시키며, 파트너사와 함께 실리콘 포토닉스를 활용한 CPO 솔루션을 개발하여 내년부터 본격 도입할 것이라고 선언함 .
3. 엔비디아 협력 파트너: 파브리넷, 코닝, 코히어런트, 루멘텀 등이 엔비디아의 협력 파트너로 공개됨 .
4. 파운드리 업체: 글로벌 파운더리는 파운드리 업체 중 실리콘 포토닉스 플랫폼을 만들어주는 회사로 주목받고 있음 .
5. 실리콘 포토닉스 선두 주자:
   1. 인텔: 데이터 센터용 광 트랜시버를 처음 상용화한 회사임 .
   2. 브로드컴: 광 트랜시버(전기를 빛으로 바꿔주는 장치)를 이미 만들어 공급하고 있음 .
6. 크레도 홀딩스: 지난 1년간 주가가 두 배 가까이 상승했으며, 고속 케이블 광 트랜시버를 만드는 회사임 .
   1. 액티브 케이블: 구리선 내부에 전기 신호를 보정해 주는 작은 반도체 DSP를 탑재한 액티브 케이블을 만들며, 이 시장에서 점유율 80%를 차지하고 있음 .
7. 안페올: 광 패키지용 커넥터 부품을 만드는 회사로 최근 주목받음 .
8. 포에 테크놀로지 (소형주): 미국 개미 투자자들이 주목하는 회사로, 광학 인터포저를 만듦 .
   1. 기술 특징: 기존 트랜시버와 달리 반도체 웨이퍼 위에 빛이 지나갈 길을 새겨 넣어 부품 조립을 빠르고 단순하며 저렴하게 할 수 있는 기술을 갖춤 .
   2. 투자 유의: 매출이 아직 크지 않음에도 주가가 많이 올랐으므로, 소형주는 공격적 투자보다는 때를 보며 살펴보는 것을 권장함 .

 

 

 

5. 저전력 솔루션 및 장기 전망

5.1. 저전력 반도체 및 냉각 인프라 관련 기업

1. 저전력 솔루션의 중요성: AI 칩의 전력 밀도가 높아지면서 반도체 냉각 인프라를 포함한 저전력 설계가 더욱 중요해지고 있음 .
2. 나비타스 반도체: 엔비디아의 800T 고전압 직류 아키텍처를 위한 전력 반도체를 개발 중인 회사로, 특히 질화 갈륨(GaN)과 실리콘 카바이드(SiC) 소재를 활용하여 최근 엔비디아의 수혜를 받아 주가가 상승함 .
3. 파워 인티그레이션스: 엔비디아 제품에 전력 분배 칩을 만드는 회사임 .
4. 전력 관리 칩 유명 기업: 독일의 인피니언이 유명하며, 미국에서는 최근 파산에서 벗어난 울프스피드와 미국의 비메모리 반도체 제조 회사도 조심스럽게 살펴볼 만함 .
5. 모렉시 파워: 고효율 전력 관리 변환 칩을 만드는 팹리스 회사임 .
6. 냉각 시장: 버티브는 냉각 시장에서 세계 1위이므로 계속 지켜볼 만함 .
7. 이튼: 데이터 센터 인프라로 주목받았으나, 전력 분배 솔루션도 보유하고 있어 추가적인 촉매가 있을 수 있음 .
8. 소형주 유의: 이 분야의 소형주 투자 시에는 주의가 필요함 .

 

5.2. 효율성 개선과 장기 전력 수요 전망

1. 효율성 개선에 따른 수요 감소 우려: 효율성이 개선되면 장기적으로 전력 수요가 줄어들어 AI 투자가 감소하는 부정적 결과로 이어질 수 있다는 우려가 존재함 .
2. 골드만삭스의 전망 유지: 골드만삭스는 효율성이 개선되더라도 수요가 그 이상으로 계속 늘어날 것이므로, 장기적인 전력 수요 전망을 유지한다고 밝힘 .
3. 결론: AI 서버가 쓰는 전력이 줄어들더라도 AI에 대한 전력 수요는 계속 증가할 것이므로, 지금까지 살펴본 효율성 기술을 보유한 미래 기업들에 주의를 기울일 만한 상황임 .
4. 최종 당부: 소형주는 미래 기업이 있다는 정도로 참고하며 공부하는 계기로 삼고, 너무 공격적인 투자는 조심해야 함 .