반도체만이 전부가 아니다!, AI 혁명은 ‘전력과 금속의 총력전’···Wedge(일본)

[황사 人-박준호]

반도체만이 전부가 아니다!, AI 혁명은 ‘전력과 금속의 총력전’···Wedge(일본)

◇ AI 혁명의 본질은 화면 밖에 있다
“AI가 세상을 바꾼다”. 이 말을 듣지 않는 날이 없다. 생성 AI는 글을 쓰고, 이미지를 만들고, 번역을 하며, 의료·교육·금융 현장까지 진입하기 시작했다. 세상은 마치 지능 자체가 전기처럼 어디서든 꺼낼 수 있는 시대에 들어선 듯한 열기로 가득 차 있다.

하지만 나는 반세기 이상 희귀 금속 현장을 걸어온 사람으로서, 이 열광에 대해 한 가지 어색함을 느낀다.

AI 이야기가 나오면, 많은 사람들은 소프트웨어, 알고리즘, 반도체, 클라우드만을 이야기한다. 물론, 그것들은 중요하다. 하지만 그것만으로는 AI 혁명의 절반밖에 보이지 않는다. AI는 공중에 떠 있는 것이 아니다. 구름 위의 구름처럼 보이지만, 실제로는 지상에 있다. 더 나아가 그 뿌리는 땅속까지 뻗어 있다. 

AI를 구동하는 것은 데이터센터이며, GPU이며, 전력이며, 구리선이며, 변압기이며, 냉각 장치이며, 그리고 방대한 희귀 금속이다. 즉, AI 혁명은 단순한 디지털 혁명이 아니다. 내 눈에는 이것이 ‘제2의 자원 혁명’처럼 보인다. 

◇ ChatGPT 한 문제 뒤에서 무슨 일이 일어나고 있는지

우리는 ChatGPT에게 한 가지 질문을 던진다. 몇 초가 지나면 마치 인간이 생각한 듯한 답이 돌아온다. 그 부드러움에 놀라고, 편리함에 감탄한다. 하지만 그 한 문제의 이면에는, 세계 어딘가에 있는 거대한 AI 데이터 센터에서 수만 장에 달하는 GPU가 격렬한 연산을 수행하고 있다. 

GPU는 원래 영상 처리를 위해 발전한 반도체이다. 하지만 현재는 생성 AI의 두뇌로 활용되고 있다. 방대한 계산을 동시에 수행할 수 있는 능력이 AI 학습과 추론에 적합하기 때문이다.

하지만 GPU가 실리콘만으로 이루어진 것은 아니다.

그 안에는 구리, 텅스텐, 탄탈, 갈륨, 게르마늄, 인듐, 은, 금, 니켈, 코발트, 팔라듐 등 많은 중요한 금속이 사용된다. 주변 부품, 기판, 전원, 냉각, 연결부까지 포함하면, GPU 한 장 뒤에는 약 10종에서 20종 정도의 중요한 금속이 관여하고 있다고 봐도 된다.

나는 이것을 ‘금속 칵테일’이라고 부른다. AI의 두뇌는 결코 순수한 실리콘 덩어리가 아니다. 다양한 금속이 각각의 역할을 수행함으로써 비로소 움직이고 있다.

구리는 전기를 운반한다. 텅스텐은 미세한 배선과 전극에 관여한다. 탄탈은 콘덴서에 사용된다. 갈륨과 게르마늄은 고속 통신 및 반도체 재료로서 중요하다. 인듐은 접합 및 표시 재료에 필수적이다. 은과 금은 높은 전도성과 신뢰성을 지탱한다.

AI는 지능의 혁명일 뿐만 아니라 금속 혁명이다. 이 시각을 갖지 않으면 AI 시대의 진정한 모습을 볼 수 없다.

◇ AI 데이터 센터가 거대한 발전소를 잠식한다

또 하나, 독자에게 꼭 알아줬으면 하는 숫자가 있다. AI를 지원하는 데이터센터의 전력 소비이다. 기존형 서버 랙은 수 kW에서 수십 kW 정도의 전력으로 동작하는 경우가 많았다. 하지만 AI용 고성능 GPU를 대량으로 장착한 랙에서는, 한 대당 100kW에서 150kW 급에 이르는 제품도 등장하고 있다.

이것은 이제 일반적인 사무기기의 세계가 아니다. 거대한 AI 데이터센터가 되면, 필요한 전력이 500MW에서 1GW 수준에 육박할 수 있다. 1GW는 원자력 발전소 1기 규모에 가까운 규모이다. 즉, AI 데이터 센터는 단순한 컴퓨터 집합체가 아니다. 이는 거대한 전력 수요 자체이다. 

지금까지의 인터넷 시대에 사람들은 “데이터는 가볍다”고 생각해 왔다. 메일도 사진도 동영상도 클라우드에 저장돼 눈에 보이지 않는다. 그래서 디지털 세계는 가볍고 물리적 제약에서 해방된 것처럼 보였다.

하지만 생성 AI 시대가 도래하면서 그 환상은 점차 무너지고 있다. AI는 무겁다. 전력을 많이 잡아먹는다. 열을 내고, 냉각이 필요하다. 그리고 그 모든 것에 금속이 필요하다.

◇ 구리는 AI 문명의 혈관이다

AI 혁명에서 내가 가장 중요하다고 생각하는 금속 중 하나가 구리이다. 구리는 오래전부터 인류 문명을 지탱해 온 금속이다. 청동기 시대부터 시작해 전기의 시대로 접어들면서 그 중요성은 더욱 커졌다. 그 이유는 구리는 전기를 잘 통하게 하고 가공이 쉬우며 신뢰성이 높기 때문이다.

AI 데이터 센터를 생각해 보자. 발전소에서 생산된 전기는 변압기를 거쳐 송전선을 통해 데이터센터에 전달된다. 건물 안에서는 배전반, 모선, 케이블을 거쳐 서버 랙으로 흐른다. GPU가 격렬한 계산을 하면 대량의 열이 발생한다. 그 열을 제거하기 위한 냉각 설비에도 펌프, 모터, 열교환기, 배관, 제어 장치가 필요하다. 그곳 곳곳에 구리가 사용되어 있다.

나는 오랫동안 구리를 ‘산업의 혈액’이라고 불러왔다. 인간의 몸에서 혈액이 멈추면 뇌와 심장도 움직이지 않는다. 마찬가지로 구리가 부족하면 AI의 두뇌인 GPU도, 데이터센터도, 전송망도 작동하지 않는다.

AI 혁명은 반도체 혁명일 뿐만 아니라 구리 혁명이기도 하다. 아니, 더 정확히 말하면 AI 혁명은 ‘전력과 금속의 총력전’이다.

◇ 화면 속 AI에서 지하 자원으로

지금까지 많은 사람들은 AI를 화면 속 사건으로만 바라봐 왔다. 하지만 나는 오히려 화면 밖에 주목해야 한다고 생각한다. GPU를 본다. 기판을 본다. 변압기를 살펴본다. 송전선을 본다. 냉각 설비를 본다. 구리 광산을 바라본다. 제련소를 본다. 그곳에 AI 문명의 진정한 모습이 있다. 

AI는 소프트웨어만으로는 움직이지 않는다. 아무리 뛰어난 알고리즘이라도 전력이 없으면 침묵한다. 아무리 고성능 반도체라도 금속 재료가 없으면 제조할 수 없다. 아무리 거대한 데이터센터라도 구리와 냉각 설비가 없으면 그저 상자에 불과하다.

19세기 산업혁명은 석탄이 뒷받침했다. 20세기 자동차 문명은 석유가 뒷받침했다. 그리고 21세기 AI 문명은 희귀 금속과 구리, 전력으로 버팀받고 있다.

AI는 미래를 말해주는 언어이다. 하지만 그 미래는 클라우드 안이 아니라, 지하에서 파내어지는 한 조각의 금속에서 시작된다. 다음 번에는 이 AI 자원 혁명의 뒤에서 존재감을 키워가는 중국의 자원 장악과, 일본이 살아남기 위한 조건에 대해 생각해 보고자 한다.

나카무라 시게오

半導体だけではない！AI革命は「電力と金属の総力戦」

半導体だけではない！AI革命は「電力と金属の総力戦」（Wedge（ウェッジ）） - Yahoo!ニュース