"엔비디아의 전기 먹는 하마 시대가 끝날 것인가"... 유럽이 주목하는 극저온 초전도 가속기

폭증하는 인공지능 연산 수요로 인해 전 세계 데이터센터가 전력 부족의 늪에 빠진 가운데, 유럽이 이 판도를 바꾸기 위한 기술적 승부수를 모색하고 있다. 극저온 환경에서 저항 없이 전류를 흐르게 하는 초전도 기술을 인공지능 가속기에 이식하려는 움직임이다. 이는 기존 반도체가 소모하던 에너지의 극히 일부만으로도 연산력을 발휘하려는 도전으로, 엔비디아 중심의 가속기 시장을 에너지 효율이라는 가치로 재편하려는 유럽의 의지가 담겨 있다.

유럽연합의 차세대 컴퓨팅 전략과 연구 보고서들에 따르면, 유럽은 초전도 회로를 활용해 데이터센터의 탄소 배출을 획기적으로 줄이고 전력 효율을 극대화하는 전용 프로세서 기술 개발을 장기적 로드맵으로 검토해 왔다. 유럽 초고성능 컴퓨팅 공동 사업단 등 관련 기구들은 에너지 효율적인 컴퓨팅 아키텍처를 설계하는 프로젝트를 통해 실리콘 반도체의 물리적 한계를 극복할 수 있는 다양한 기술적 대안을 탐색하고 있다.


현재의 실리콘 반도체는 미세 공정이 심화될수록 발생하는 열과 전기 저항 때문에 막대한 에너지를 소모한다. 하지만 초전도 회로는 전류의 흐름을 방해하는 저항이 거의 존재하지 않는 특성을 지닌다. 이는 신호 전송 과정에서 손실되는 에너지가 제로에 수렴할 수 있음을 뜻하며, 가속기 내부에서 발생하는 열을 혁신적으로 관리할 수 있는 근거가 된다. 극저온 냉각에 필요한 에너지를 고려하더라도, 연산 효율 면에서 기존 시스템의 한계를 넘어서겠다는 것이 이 기술의 핵심이다.

현재의 고성능 가속기들은 강력한 성능만큼이나 높은 전력 소모와 발열 문제가 해결해야 할 과제로 꼽힌다. 데이터센터 운영비의 상당 부분이 열을 식히는 냉각 시스템에 투입되는 구조에서, 초전도 기술은 에너지 구조 자체를 바꿀 수 있는 매력적인 대안이 될 수 있다. 유럽은 반도체 제조 역량의 격차를 극복하기 위해 에너지 효율이라는 새로운 기준을 전면에 내세워 차세대 컴퓨팅 시장에서 독자적인 영역을 구축하려 하고 있다.


초전도 가속기 기술의 발전은 향후 데이터센터의 인프라 구조를 바꿀 잠재력을 지니고 있다. 기존의 공랭식이나 수랭식 시설 대신, 극저온 유체를 활용한 정밀 냉각 시스템이 인프라의 핵심이 될 수 있기 때문이다. 비록 특수한 냉각 환경 구축을 위한 초기 투자비용이 발생하지만, 장기적인 운영 효율 측면에서는 획기적인 비용 절감을 기대할 수 있다. 전력 확보가 곧 경쟁력인 시대에 이러한 기술적 선택은 에너지 안보와도 직결되는 사안이다.


유럽은 반도체 양산 공정에서는 미국이나 아시아에 비해 밀려나 있었으나, 기초 물리와 재료 공학 분야에서는 여전히 세계 최고 수준의 연구 역량을 보유하고 있다. 초전도 컴퓨팅 프로젝트는 유럽이 자신들의 강점을 극대화해 미래 반도체 산업의 주도권을 확보하겠다는 의지의 표현이다. 초전도 기술이라는 높은 기술적 진입 장벽을 활용해 차별화된 컴퓨팅 생태계를 조성하겠다는 전략적 계산이다.

전 세계적으로 환경 및 에너지 규제가 강화되는 상황에서 인공지능 산업의 지속 가능성은 결국 에너지 효율에 달려 있다. 유럽의 초전도 기술 기반 컴퓨팅 비전이 실현된다면, 대규모 연산은 환경 부담을 최소화하는 친환경적인 방식으로 진화할 수 있다. 실리콘의 물리적 임계점을 넘어 극저온의 기술적 정적 속에서 추진되는 유럽발 컴퓨팅 혁신이 미래 데이터센터의 지형을 어떻게 바꿀지 주목된다.


이교관 글로벌이코노믹 기자 haedang@g-enews.com