AI 컴퓨트 전쟁의 실체: 전력·냉각·HVDC로 재편되는 데이터센터 경제학 — 2026~2030 미국 증시 장기 로드맵

이중석 칼럼 | 경제 전문 칼럼니스트·데이터 분석가

프롤로그 — ‘모델’이 아니라 ‘와트’가 승부를 가른다

향후 5년, 미국 주식시장의 장기 수익률을 좌우할 단일 변수는 AI의 초거대 모델이 아니다. 정답은 훨씬 물리적이다. 전력, 냉각, 그리고 직류(HVDC) 배전이다. 한 마디로, 컴퓨트(연산능력)를 실세계로 내리는 인프라의 경제학이 시장의 승부를 가른다.

실증 데이터가 이를 분명히 보여준다. 번스타인(Stacy Rasgon)에 따르면, 미국 및 동맹국은 2025년에 FP16 sparse 기준 25 ZFLOPS 이상의 AI 가속 연산능력을 추가할 전망이다. 같은 해 중국의 추가분은 1 ZFLOPS 미만으로 추정된다. 이는 추상적 ‘AI 담론’이 아니라 ‘사용 가능한 컴퓨트’의 순증에 대한 계량 결과다. 2024년 데이터센터 용량 순증 역시 미국 5.3GW vs 중국 3.9GW로 집계됐다. 결론적으로 전력·냉각·배전의 병목을 누가 먼저 뚫느냐가 초거대 AI 경쟁의 현실적인 승패다.

주목

여기에 슈퍼컴퓨팅 2025(SC25)에서 감지된 산업의 합의가 겹친다. 울프리서치(Wolfe Research)는 “투기 과열이 아니라 가속되는 실수요”라며, 액체냉각의 주류화, 고전압 DC(HVDC)로의 랙 전력 전환, 모듈러·내재화 및 서비스 역량의 해자(hemoat)를 핵심 축으로 제시했다. 기술 의제는 이미 정해졌다. 누가 빠르게, 안전하게, 스케일 있게 깔아 올리는가가 문제일 뿐이다.

본 칼럼은 향후 1~5년의 장기 시계를 전제로, (1) 미국이 실제로 ‘사용 가능한 컴퓨트’를 어떻게 축적 중인지, (2) 그 과정에서 전력·냉각·배전이 어떻게 재편되는지, (3) 미국 증시의 중장기 수익률 기여 섹터가 어디인지, (4) 투자자가 확인해야 할 체크리스트·시나리오·리스크를 다룬다.

1) 데이터로 본 ‘사용 가능한 컴퓨트’ 축적 — 미국 vs 중국

연산능력 증설(2025): 미국·동맹권 ≥ 25 ZFLOPS (FP16 sparse 환산), 중국 <1 ZFLOPS — 번스타인
칩 가정: 미국·동맹권은 엔비디아 블랙웰(Blackwell) 400만 개 × 4.5 PFLOPS = 18 ZFLOPS + TPU/ASIC 포함 시 ≥ 25 ZFLOPS
중국 가정: 국산 AI 칩 약 150만 개 × 0.4 PFLOPS ≈ 0.6 ZFLOPS; 저가형 외산 반입 합산해도 1 ZFLOPS 미만
데이터센터 용량 순증(2024): 미국 5.3GW, 중국 3.9GW

위 수치가 시사하는 점은 분명하다. 전력 총량보다 유효 컴퓨트가 중요하다. 최첨단 칩의 수량·성능, 고대역폭 메모리(HBM), 초저지연 네트워킹, 랙 집적 설계, 소프트웨어 최적화가 맞물려야 실효 성능이 나온다. 번스타인은 중국이 2030년경 ~19 ZFLOPS에 이를 수 있다고 보지만, 이는 “미국이 현재 확보 중인 수준에도 미치지 못한다”는 결론이다. 즉, 스택 전체에 대한 동시 투자·공급망 결실이 미국 쪽에서 더 빨리 축적되고 있다.

핵심 요지: 2025~2030년 AI 경쟁의 승부처는 모델이 아니라 와트(전력)·쿨링(열)·DC(배전)다. 미국은 ‘사용 가능한 컴퓨트’라는 현금화 가능한 인프라를 더 빠르게 깔고 있다.

2) SC25가 보여준 ‘물리적 전환’ — 액체냉각·HVDC·모듈러·서비스

SC25 현장에서 정리된 울프리서치의 노트는 업계가 어디로 가는지 명확히 보여준다.

주목

2-1. 액체냉각이 무대 중앙으로

표준축: 단상 직접-칩 냉각(D2C)이 당분간 주류
2상 냉각: 2027년 Rubin Ultra, 2028년 Feynman 로드맵과 함께 본격 전개 가능
침지냉각: 소재·유지보수·표준화 난제 탓에 현재는 제한적 채택

GPU 열밀도의 급증(예: NVIDIA GB200 전환)은 공랭의 한계를 노출시켰다. 단상 D2C는 현재의 가용·표준·비용의 균형점이다. 2상으로 가면 열처리 효율은 더 좋아지나, 운영·안전·표준의 검증 곡선을 타야 한다. 결국 “누가 더 빠르게, 더 많은 사이트에서, 결함 없이” 액체를 굴리느냐가 승부다.

2-2. 고전압 DC(HVDC) 랙 전력 — AC에서 DC로

초기형 HVDC 제품군이 공개됐고, 효율 개선이 확인됨(Vertiv, Eaton 등)
중기적으로 고밀도 아일랜드 중심 도입 → 2030년 전후 광범위 DC 배전 가능성
전환 시 UPS·PDU 정의 재편 가능: 전력 가치사슬의 역할·사양이 바뀜

서버 내부는 DC, 그러나 시설 배전은 AC라는 구조적 비효율이 존재해왔다. 고밀도 AI 랙은 변환 손실 최소화가 곧 총소유비용(TCO) 경쟁력이다. HVDC는 단순 효율 개선을 넘어 전력 아키텍처의 재설계를 의미한다.

2-3. 모듈러·내재화·번들 패키지

Eaton–Boyd, Schneider–Motivair 등 액체냉각 역량 내재화 M&A
모듈형 솔루션으로 설치비·리드타임 단축 → ‘예측 가능한 배치’에 기여

고성능·고밀도 시대의 고객 니즈는 “빨리·안전하게 확장”이다. 상면 한 칸, 실내 한 열, 건물 한 동의 확장을 모듈 단위로 정형화해, 리드타임·현장 리스크·품질 편차를 줄이는 싸움이 본격화됐다.

2-4. 운영의 해자: 서비스 역량

쿨런트 오염, 필터 막힘 등 운영 리스크는 실효성을 빠르게 갉아먹는다
Vertiv의 약 4,400대 서비스 플릿, PurgeRite 인수 등 유체 관리 역량 부각

하드웨어 판매로 끝나지 않는다. 액체 시스템의 지속 효율은 운영 서비스에 달려 있다. 이 영역이 곧 마진 방어이자 고객 락인의 본질이다.

3) ‘쿨링’은 이미 시스템 리스크 — CME 거래중단이 남긴 교훈

거래소 인프라가 냉각 하나로 멈췄다. 2025년 11월, CME는 CyrusOne 데이터센터의 냉각 문제로 선물·옵션 시장을 일시 중단했다. 이는 두 가지를 시사한다.

열은 금융 안정성 리스크다 — 초저지연·고가용 인프라는 미세한 환경 변화에도 흔들린다.
레질리언스 투자의 경제성 — 다중 센터·이원화 전력/냉각·자동화 장애 대응은 선택이 아니라 보험이다.

AI 시대에 ‘쿨링’은 더 이상 IT의 부속 항목이 아니다. 거버넌스·규제·리스크 관점에서도 핵심 인풋이다.

4) HBM은 ‘컴퓨트 스택’의 전략 자산 — 마이크론 히로시마 투자

연산능력의 병목은 칩만의 문제가 아니다. 고대역폭 메모리(HBM)는 GPU와 짝을 이루는 쌍두마차다. 마이크론은 일본 히로시마에 HBM 공장을 건설하기 위해 1조5천억 엔(약 96억 달러)을 투자할 계획이며, 일본 정부가 최대 5천억 엔 지원 가능성을 검토 중이다. 착공은 내년 5월, 출하는 2028년 전후가 목표다. 생산거점 다변화는 지정학 리스크 분산과 고객의 안정 조달 요구에 부합한다.

메모리 대역폭은 대형 모델의 학습·추론 성능의 허리를 받친다. 칩–HBM–패키징–냉각–전력–네트워킹은 하나의 줄이다. 어느 하나라도 끊기면 실효 컴퓨트는 떨어진다. 히로시마 증설은 2028년 이후 글로벌 HBM 공급의 체감 완화에 기여할 공산이 크다.

5) 부동산 지각변동 — 데이터센터가 ‘비프라임 오피스’를 대체한다

바클레이즈는 “부동산 섹터의 AI 도입은 놀라운 속도”라며, 데이터센터의 수혜와 비프라임 오피스의 구조적 부담을 동시에 지적했다. 유럽에서는 Merlin Properties, Tritax Big Box에 오버웨이트를 제시했다. 메시지는 간단하다. 자본·전력·네트워크가 만나는 곳에 임대료와 자산가치가 집중된다.

미국에서도 논리는 동일하다. 코어 데이터센터 REIT, 전력·냉각·배전 EPC, 전자부품 실내화·유체관리 전문업체가 구조적 수혜로 분류된다. 반면, 도심 비프라임 오피스는 입지·사양·임차 수요에서 밀리며 리디벨롭 혹은 딥 디스카운트가 자연스러운 균형점이 된다.

6) 섹터·종목 지도 — 2026~2030 수익률의 원천

6-1. 구조적 수혜군

전력·냉각 인프라: Vertiv(서비스·HVDC·모듈러), Eaton(배전·냉각 내재화), nVent(CDU·PDU·매니폴드). 서비스 해자와 HVDC 포지셔닝 보유 기업은 멀티플 재평가 여지.
HBM·패키징: Micron(히로시마 증설), SK하이닉스(경쟁), 첨단 패키징 생태계. 고객 인증·수율·패키징 역량이 진입장벽.
데이터센터 REIT·전력 유틸리티: 전력·부지·허가·자본의 결절점. 장기적 전력 PPAs와 전력요금 패스스루 구조가 가치 방어.

6-2. 경계·선별군

초대형 AI 플랫폼주: 장기 성장성은 견조하나, 단기 밸류에이션과 컴퓨트–매출 전환 속도의 시차 리스크. ‘승자-더-승리’ 내에서도 분산·선별이 필요.
비프라임 오피스: 구조적 공실·Capex 부담. 전환형 리디벨롭 외에는 가파른 회복 쉽지 않다.

6-3. 모니터링군

산업재·소재: HVDC·액체냉각 전환에 동행하는 특정 니취 수혜. 규격화·공급 포지셔닝에 따라 기회 범위 상이.

7) 시나리오 플래닝 — 2026년을 여는 세 가지 경로

시나리오	핵심 트리거	지수/섹터 효과	포지셔닝
Base(확률 55%)	미국 ‘사용 가능한 컴퓨트’ ≥ 25 ZFLOPS 연속 누적 / 액체냉각·HVDC 채택 가속 / 2027~28 2상 냉각 부분 전개	S&P 500 완만한 우상향, 인프라·서비스·HBM 상대 초과 수익	Vertiv·Eaton·nVent·데이터센터 REIT 비중확대, HBM 공급망 코어 보유
Bull(확률 25%)	전력 인입·허가 병목 빠른 해소 / 메모리·패키징 공급 타이트 완화 / AI 상용화 수익화 가속	대형 테크·인프라 동반 랠리, 멀티플 재평가	인프라 코어 + 플랫폼주 선택적 확대, 모듈러 EPC·서비스주 비중 상향
Bear(확률 20%)	전력·허가 병목 심화 / 데이터센터 장애·보안사건 / 금리 재상승	밸류에이션 압축, 성장주 변동성 확대	서비스 해자·레질리언스 높은 기업으로 ‘바로크시 전환’, 유틸리티·필수 인프라 방어

8) 투자 체크리스트 — “말이 아니라, 수치와 현장”

그리드·인입: 유틸리티의 인터커넥션 대기열(MW), 데이터센터 신규 접속 승인 속도.
냉각 채택률: 단상 D2C 설치 랙 수, 2상 PoC→파일럿→프로덕션 전환 속도.
HVDC 롤아웃: 랙 단 DC 공급 프로젝트 수·규모, UPS·PDU 제품 믹스 변화.
서비스 매출/마진: 액체 시스템의 유지·유체 관리 매출 비중, 필드 플릿 규모.
HBM·패키징: 인증 고객 수·세대 전환 속도·수율, 2028~29 증설의 체감 공급력.

9) 리스크 레지스터 — 무엇이 발목을 잡는가

전력·허가 병목: 지역·정책 변수로 프로젝트 지연. 해결에는 지방정부·유틸리티·사업자의 조정이 필요.
운영 리스크: CME 사례처럼 냉각·시설 장애가 시스템 리스크로 비화. BCP/DR 투자 필수.
공급망: HBM·패키징·쿨런트·부품의 지정학·환경 규제 리스크.
금융비용: 금리 반등 시 자본집약형 프로젝트의 IRR 훼손.
수요 전환: AI 상용화 속도의 변동. 다만 울프리서치는 현재 사이클을 ‘버블’이 아닌 실수요로 규정.

10) 포트폴리오 플레이북 — 12~36개월 타임라인

단기(12개월)

인프라 코어에 베이스 포지션 구축(Vertiv·Eaton·nVent·데이터센터 REIT).
단상 D2C·HVDC 수주잔고·서비스 매출 QoQ 체크.
HBM 공급사·패키징 밸류체인에 바텀업 선별 분산.

중기(24개월)

2상 냉각의 상용 롤아웃 가시화 시 파생 수혜군(냉매·소재·안전시스템) 확대.
모듈러·내재화 M&A 프리미엄 재평가 국면 대응.

장기(36개월)

HBM 증설(히로시마 등) 현실화에 따른 AI 컴퓨트/메모리비용 하향 탄력 포착.
전력·허가 제도개선이 빠른 지역 중심의 리전별 베팅.

부록 — 비교 표와 용어

부록 1. 미국 vs 중국: 2025년 ‘사용 가능한 컴퓨트’ 비교

지표	미국·동맹	중국	출처
AI 가속 연산능력 추가(FP16 sparse)	≥ 25 ZFLOPS	<1 ZFLOPS	번스타인
주요 칩 가정	블랙웰 400만개 × 4.5 PFLOPS = 18 ZFLOPS + TPU/ASIC	국산 칩 150만개 × 0.4 PFLOPS ≈ 0.6 ZFLOPS	번스타인
데이터센터 용량 순증(2024)	5.3GW	3.9GW	번스타인

부록 2. SC25 핵심 전환 로드맵

액체냉각: 단상 D2C → (2027~28) 2상 본격화
HVDC: 고밀도 아일랜드 도입 → (2030 전후) 광범위 DC 배전
모듈러: 설치비·리드타임 절감, 예측 가능한 배치
서비스: 유체 관리·오염 대응·필드 플릿이 해자

부록 3. 용어

ZFLOPS: 10^21 FLOPS. FP16 sparse는 희소성 최적화 반영.
HVDC: 고전압 직류 배전. 변환 손실 최소화.
D2C: Direct-to-Chip, 칩 직접 냉각.

에필로그 — ‘버블’이 아닌 ‘전환’의 서사

AI의 곡선은 서버실 바닥과 전력 계량기에서 그려진다. 번스타인의 25 ZFLOPS vs <1 ZFLOPS는 ‘담론’이 아니라 ‘배치’의 차이다. SC25가 보여준 액체냉각·HVDC·모듈러·서비스는 한발 앞서가는 기업·시장에 지속 가능한 해자가 어디에 생기는지 알려준다. CME 냉각 장애는 우리에게 레질리언스라는 비용의 불가피성을 상기시킨다. HBM(히로시마) 증설은 2028년 이후의 체감 공급력을 예고한다. 부동산에서는 데이터센터가 비프라임 오피스를 대체하는 자본의 재배치가 진행 중이다.

나의 결론은 단순하다. 2026~2030년 미국 증시의 초과수익은 컴퓨트-물리 인프라에서 나온다. 와트–쿨링–DC–서비스–HBM이라는 다섯 줄을 잡는 투자자는 장기 복리의 결을 얻게 될 것이다. ‘버블’ 서사에 갇히기보다, 현장·수치·공정을 읽는 자가 보상을 받는다.