AI와 차세대 전자소재·통신기술이 그리는 미래 ICT 인프라 혁신
목차
- 차세대 전자소재 mPPO 생산시설 구축 현황
- AI 기반 차세대 통신 기술 진화
- AI 도입 확대에 따른 데이터센터 및 운영 혁신
- 멀티페타플롭스급 PIM 반도체 국책 과제
- 결론
1. 요약
2025년 무렵, ICT 인프라 혁신을 이끄는 핵심 요소는 네 가지 축으로 분류된다. 첫째, 차세대 전자소재인 mPPO(변성 폴리페닐렌 옥사이드) 생산시설의 구축 현황이다. 코오롱인더스트리는 약 340억 원을 투자하여 고성능 전자기기를 위한 생산시설을 경북 김천에 설계하고 있으며, 이는 2026년 2분기에 완공될 예정이다. mPPO는 절전 성능과 전기 차단 능력이 뛰어나 6G 통신 및 AI 반도체에 필수적인 소재로 자리 잡고 있다. 이러한 투자로 인해 코오롱인더스트리는 고부가가치 시장에서의 입지를 공고히 할 것으로 기대된다.
둘째, AI 기반 통신 기술로는 시맨틱 통신과 Co-packaged optics(CPO)가 있다. KT에 따르면, 시맨틱 통신 기술의 실증이 완료되어 통신 데이터 전송의 효율성을 극대화하고 있다. 또한, CPO 기술은 데이터 센터와 반도체 칩에서의 광 신호 전송을 가능하게 하며, 2025년 시장 규모는 약 9500만 달러로 예상된다. 이 기술은 향후 AI 반도체 칩의 전력 소모를 줄이고 데이터 처리 속도를 향상시키는 데 기여할 것이다.
셋째, AI 도입의 확산에 따라 데이터센터 및 운영 체계의 변화가 눈에 띈다. AI-Ready 데이터센터는 전력 소비와 친환경 전략을 동시에 만족시키기 위해 전력 사용 효율(PUE)을 1.3 이하로 유지하고 있으며, 이는 운영 비용 절감에 기여하고 있다. 더불어 OSS/BSS의 자동화는 운영 효율성을 극대화하며, 기업의 경쟁력을 높이고 있다.
마지막으로, 멀티페타플롭스급 PIM 반도체 국책 과제가 AI 데이터센터의 성장을 지원하고 있으며, 2023년 4월부터 2026년 12월까지의 기간 동안 진행된다. 이 과제를 통해 AI 및 고성능 컴퓨팅 환경을 위한 반도체 기술이 개발될 것으로 기대되고 있으며, 글로벌 반도체 시장에서도 중요한 역할을 할 것이다.
2. 차세대 전자소재 mPPO 생산시설 구축 현황
2-1. mPPO 생산시설 투자 규모 및 목적
코오롱인더스트리는 약 340억원을 투자하여 차세대 전자소재인 mPPO(변성 폴리페닐렌 옥사이드) 생산시설을 경북 김천에 새롭게 구축하고 있습니다. 이 투자는 초고속 통신과 인공지능(AI) 등 미래 기술에 대한 수요에 선제적으로 대응하기 위한 것으로, 고부가가치 전자소재 시장에서의 입지를 공고히 하기 위한 전략으로 볼 수 있습니다.
mPPO는 절전 성능이 뛰어나고 전기 차단 능력이 에폭시 수지에 비해 3배에서 5배 정도 우수하여, 6G 통신 및 AI 반도체 등 고성능 전자기기에는 필수적인 소재로 자리잡고 있습니다. 코오롱인더스트리는 이러한 투자와 더불어 증가하는 시장 수요에 효과적으로 대응하기 위한 다양한 전략을 구사하고 있습니다.
2-2. 생산시설 위치 및 완공 일정
mPPO 생산시설은 경상북도 김천2공장에 신설될 예정이며, 2026년 2분기 완공을 목표로 현재 진행 중입니다. 이 시설의 완공은 코오롱인더스트리가 지속적으로 성장하는 전자소재 시장의 수요에 대응하기 위한 중요한 이정표가 될 것으로 예상됩니다.
현재 이 프로젝트는 여러 단계를 거치고 있으며, 완공 후에는 mPPO를 활용한 동박적층판(CCL) 생산을 통해 고객의 다양한 요구를 충족할 수 있을 것입니다.
2-3. CCL 적용 분야 및 시장 전망
CCL(동박적층판)은 인쇄회로기판(PCB)에서 전기 신호를 차단하는 핵심 부품으로 사용됩니다. mPPO는 이 CCL의 주요 재료로 사용되며, AI 반도체 및 6G 통신기기에 필수적인 고성능 PCB 적용을 통해 기술적 우위를 점할 수 있습니다.
향후 mPPO 시장은 지속적인 성장세를 보일 것으로 전망되고 있습니다. 시스코의 연례 인터넷 리포트에 따르면, 글로벌 데이터 사용량은 2024년 월 470EB 수준에서 2030년까지 약 900EB로 증가할 것으로 예상되며, 이로 인해 mPPO 시장 규모 또한 현재 약 4600톤에서 2030년까지 약 9700톤까지 확대될 것으로 보입니다. 이는 코오롱인더스트리가 성장하는 시장에서 점유율을 높일 수 있는 기회가 될 것입니다.
3. AI 기반 차세대 통신 기술 진화
3-1. 시맨틱 통신 기술 실증 현황
2025년 6월 30일 현재, KT는 인공지능(AI)을 적용한 시맨틱 통신(Semantic Communication) 기술의 실증을 완료하였다고 발표했다. 이 기술은 데이터의 의미와 맥락을 이해하여, 통신 데이터 중 핵심 정보만 선택적으로 전달하는 방식으로, 기존의 모든 데이터 요소를 전송하는 방식과는 대조적이다. KT의 연구팀은 작년 10월부터 시맨틱 통신의 실증을 시작하였으며, 그 결과 데이터 전송량을 현저히 줄이면서도 사용자 체감 품질 저하 없이 원본의 의미를 전송할 수 있다는 증거를 확보하였다. 이 기술은 특히 위성 통신이나 네트워크 혼잡 구간에서도 안정적인 미디어 서비스 제공을 기대하게 한다.
KT는 기술 상용화를 가속화하기 위해 세계적인 연구 기관인 노키아 벨 연구소(Nokia Bell Labs)와 협력하고 있으며, 관련 기술 협력 업무협약을 체결하고 6G 및 시맨틱 통신 기술에 대한 워크샵을 개최하였다. 공동 프로젝트를 통해 개발되고 있는 시맨틱 전송 알고리즘은 End-to-End 성능 검증과 실증을 포함하여, 향후 6G 국제 표준화 및 기술 생태계 주도에도 기여할 예정이다.
3-2. 통합 광 패키징 CPO 시장 동향
최근 통합 광 패키징(Co-packaged optics, CPO) 기술이 반도체 및 데이터센터 업계의 성장 동력으로 주목받고 있다. 이 기술은 전기 신호 대신 빛을 사용하여 데이터 전송을 가능하게 하며, 저전력 및 고속처리의 수요가 증가함에 따라 그 필요성이 커지고 있다. 영국 시장조사기관 IDTechEX에 따르면, 2025년 CPO 시장 규모는 약 9500만 달러에 이를 것으로 전망되며, 이 시장은 2035년까지 연평균 30%씩 성장할 것으로 예상되고 있다.
CPO 기술은 데이터센터 내부의 광 신호 전달을 위한 네트워크 스위치 뿐만 아니라 반도체 칩에 적용되는 광 인터커넥트 기술로 확장되고 있다. 이 기술은 기존의 전기 신호 기반 방식을 대체하게 되며, AI 반도체 칩에서 발생하는 발열과 전력 소모를 줄여주는 해결책으로 주목받고 있다. 현재 엔비디아, 인텔, AMD 등을 포함한 글로벌 반도체 업체들이 CPO 기술의 도입을 추진 중이다.
3-3. 실리콘 포토닉스 글로벌 전망
실리콘 포토닉스 기술은 데이터 전송의 근본적인 변화를 가져오고 있으며, AI와 클라우드 컴퓨팅의 발전과 함께 더욱 중요성이 강조되고 있다. 실리콘 포토닉스 및 광집적회로(PIC)는 AI 워크로드 증가로 인해 데이터센터 간 상호연결의 대역폭 요구를 충족시키기 위해 필수적인 기술로 간주되고 있다. 특히 NVIDIA는 실리콘 포토닉스와 CPO 기술을 활용하여 대규모 AI 데이터센터 간의 연결을 계획하고 있다.
실리콘 포토닉스는 광 이용의 경제성과 효율성 덕분에 전자기 간섭을 줄이고, 낮은 전력 소비와 높은 대역폭을 제공하여 데이터 전송의 효율을 비교할 수 없을 정도로 개선시키고 있다. 앞으로 이 기술이 양자 컴퓨팅, 고성능 연산, 자율주행차와 같은 여러 고급 기술 분야에 필수적으로 채택될 예정이며, 데이터센터의 구조적 혁신을 이끌고 있다.
4. AI 도입 확대에 따른 데이터센터 및 운영 혁신
4-1. AI 산업 성장에 따른 전력망 대응 방안
AI 산업의 급성장으로 인해 전력 소비가 급등하고 있는 상황에서, 전력망의 안정성을 지키기 위한 대응 전략이 시급하다. 이재걸 한국전력공사 전력계통연구소 계통해석팀장에 따르면, AI 데이터센터는 전력망의 주요 수요처로 부상하고 있으며, 수도권의 대형 데이터센터는 과거 대공장보다 훨씬 더 많은 전력을 소모하고 있다. 이러한 상황에서는 안정적인 전력 공급과 전력망의 유연성이 필수적이다. 특히, AI 기업들은 자체 배터리나 비상 발전기를 활용해 전력망의 위기 상황에서 단기적으로 자체 전원으로 전환할 수 있는 구조를 갖추어야 한다.
정부와 한국전력공사는 이러한 대응을 위해 데이터센터와 협력하여 전력망의 유연성 확보 방안을 모색하고 있으며, AI 산업의 기후 변화 대응을 위해 재생에너지의 비중도 높이고 있다. 그러나 이는 막대한 비용과 함께 환경적 요구를 충족해야 하는 도전 과제가 따른다. 그래서 '지산지소' 형 분산 전력망을 통한 지역적 전력 생산과 소비 모델도 대안으로 제시되고 있다.
4-2. AI-Ready 데이터센터 친환경·에너지 효율 전략
AI의 도입이 본격화됨에 따라 기업들은 AI 특화 데이터센터 구축에 앞다퉈 나서고 있다. 이는 AI 작업에 필요한 높은 전력 소비와 고도의 성능을 만족시키기 위한 필수적인 전략이다. AI-Ready 데이터센터는 일반 데이터센터보다 6배 이상의 전력을 소비할 수 있으며, 이로 인해 초기 설계 단계부터 전력 효율성을 극대화하고 친환경적 요소를 반영하는 것이 중요해졌다.
예를 들어, 엠피리온 디지털은 AI 워크로드에 최적화된 데이터센터를 설계하고 있으며, 그 PUE(전력 사용 효율)가 1.3 이하로 유지되고 있다. 이는 고객이 연간 전기 요금을 최대 30% 절감할 수 있도록 돕는다. 이러한 친환경 데이터센터는 새로운 설계를 통해 기존의 노후된 장비에서 발생하는 에너지 손실을 줄이고, 물 사용량(WUE) 효율성도 25~30%까지 개선하고 있다.
4-3. OSS/BSS 자동화 및 운영 최적화
AI의 도입은 운영 체계의 자동화와 최적화에도 큰 변화를 가져오고 있다. IA(정보 자동화)와 관련된 OSS(운영 지원 시스템) 및 BSS(업무 지원 시스템) 기술들이 발전하면서, 기업들은 데이터센터 운영을 더욱 효율적으로 관리할 수 있게 되었다. AI 기반의 자동화 솔루션은 시스템의 실시간 모니터링 및 문제 해결을 통해 운영 리스크를 대폭 감소시키고, 인력 자원의 효율적인 배분을 가능하게 한다.
AI와 클라우드 기술이 결합되면서, 서비스와 고객 데이터의 관리에 있어서도 더욱 개인화된 접근이 가능해졌다. 이러한 자동화는 데이터 처리 및 분석 속도를 높이며, 결과적으로 기업의 경쟁력을 끌어올리는 데 기여하고 있다. AI 기술의 수용은 현대 데이터센터 운영의 필수 조건으로 자리잡고 있으며, 향후 더 많은 기업들이 이러한 혁신적인 기술을 채택할 것으로 예상된다.
5. 멀티페타플롭스급 PIM 반도체 국책 과제
5-1. PIM 서버 반도체 개발 목표 및 규모
멀티페타플롭스급 PIM(Processing-in-Memory) 반도체 국책 과제는 AI 데이터센터의 요구에 부응하기 위해 설정된 혁신적인 목표를 담고 있습니다. 이 과제는 차세대 AI 서버에 최적화된 반도체 기술을 개발하기 위한 것으로, 초당 수백조 회 의 연산 속도를 목표로 하고 있습니다. 이와 관련하여, AI 서버의 성능을 최대한으로 끌어올리기 위해 PIM 아키텍처는 CPU와 메모리 간의 데이터 이동을 최소화하여 연산 속도와 전력 효율성을 극대화할 수 있는 가능성을 제시하고 있습니다. 간단히 말해, PIM 기술은 전통적인 메모리 아키텍처의 한계를 극복하고, 데이터의 병목현상을 줄임으로써 AI 및 고성능 컴퓨팅 환경에서 요구되는 하이퍼스케일 연산을 지원할 수 있습니다.
5-2. 국책 과제 주관·기간 및 참여 기관
이번 국책 과제는 한국전자통신연구원(ETRI)이 주관하며, 2023년 4월부터 2026년 12월까지 총 3년 9개월에 걸쳐 진행됩니다. 투자 규모는 86억원이며, 코아시아세미와 협력하는 국내 최대 AI 반도체 팹리스 기업인 리벨리온이 핵심 참여 기관으로 등록되어 있습니다. 본 과제를 통해 코아시아세미는 첨단 패키징 기술 개발을 담당하고, 리벨리온은 반도체 설계 및 관련 기술을 책임지고 진행합니다. 이번 프로젝트는 국내 반도체 생태계를 한층 더 강화하고, AI 및 HPC 시장의 경쟁력을 높이는 데 기여할 것이 기대됩니다.
5-3. 글로벌 HPC 협력 및 상용화 전망
이번 PIM 반도체 개발 국책 과제는 글로벌 HPC(고성능 컴퓨팅) 고객사를 대상으로 한 협력 방안을 구축하면서 동시에 상용화에도 집중하고 있습니다. 코아시아세미는 현재 한국뿐만 아니라 미국 등 다양한 국가의 AI 고객사와 협업하고 있으며, 이를 통해 글로벌 시장에서의 반도체 개발 역량을 한층 강화하고 있습니다. 전문가들은 멀티페타플롭스급 PIM 반도체 기술이 향후 AI, 빅데이터 분석 및 자율주행 등 다양한 분야에서 응용될 것이며, 반도체 시장의 그루 성장에 기여할 것이라고 기대하고 있습니다. 향후 2030년까지 글로벌 AI 반도체 시장은 연평균 38.2%의 성장률을 기록할 것으로 예상되며, 이러한 전망 속에서 PIM 기술의 상용화는 매우 중요한 이정표가 될 것입니다.
결론
2025년까지 ICT 인프라는 전자소재, 통신 기술, 데이터센터 및 반도체 분야가 유기적으로 결합되어 고성능, 저전력 및 친환경성을 동시에 추구하는 방향으로 진화하고 있다. mPPO와 AI 기반 통신 기술들은 6G 및 AI 시대의 기초를 다지며, 데이터센터 운영 최적화와 PIM 반도체의 개발은 대규모 연산 수요에 적극 대응하고 있다.
앞으로 정부와 기업은 연구 및 투자 로드맵을 통합 관리하고, 에너지 효율 및 탄소 저감을 정책의 핵심으로 삼아야 할 것이다. 지속적인 국책 과제 지원과 민간 협업을 통해 글로벌 시장에서의 경쟁력을 확보할 수 있는 기회를 창출할 수 있을 것이다. 이는 ICT 분야의 발전을 위한 필수적인 조건으로, 향후 기술혁신과 경제 발전에 크게 기여할 전망이다.
결론적으로, ICT 인프라 혁신은 전 세계적으로 진행 중인 디지털 전환의 필수적인 요소로써, 향후 2030년까지도 지속적인 성장이 예상된다. 이는 기업이 새로운 기술을 수용하고, 더욱 효율적인 데이터 관리 및 시스템 운영을 가능하게 할 것이다.