GPU, 인공지능 시대의 핵심 기술...현재와 미래를 엿보다

[이코노믹데일리] 최근 몇 년간 GPU(Graphics Processing Unit)는 그래픽 처리의 영역을 넘어서 다양한 분야에서 중요한 역할을 하며 CPU(Central Processing Unit)와 함께 최고의 프로세서로 손꼽히고 있다. 이는 GPU의 뛰어난 병렬 처리 능력과 높은 효율성에 기인한다. 특히, GPU는 그래픽 처리의 탁월한 성능을 바탕으로 게임 산업을 이끌어 왔다.

그러나 최근 몇 년 동안 GPU는 그래픽 처리 뿐만 아니라 다양한 분야로 확장되어 왔다. 이는 GPU의 높은 병렬 처리 능력이 빅데이터 분석, 인공지능(AI), 자율 주행 자동차, 의료 영상 처리 등 다양한 분야에서 필수적으로 요구되기 때문이다. 특히, 인공지능 분야에서는 GPU가 머신 러닝 알고리즘의 핵심 요소로 인정받고 있으며, 이를 통해 많은 혁신적인 기술과 서비스가 탄생하고 있다.

현재 GPU 기업들은 그래픽 처리 능력을 향상시키는 것 뿐만 아니라, 레이 트레이싱(Ray Tracing)과 같은 고품질 그래픽 기술을 개발해 현실과 같은 그래픽스를 구현하고 있다. 또한 GPU는 데이터 처리 능력을 향상시켜 다양한 분야에서 빠른 속도와 뛰어난 성능을 발휘하고 있다. 이러한 기술적 진보는 새로운 산업을 창출하고 기존 산업을 혁신시키는 데 중요한 역할을 한다.

 
특히, 엔비디아(NVIDIA)를 중심으로 하는 GPU 기업들은 글로벌 시장을 선도하고 있다. 엔비디아는 그래픽 처리 능력과 머신 러닝 알고리즘 실행을 위한 AI 가속을 통해 데이터센터 및 개인용컴퓨터(PC) 시장에서 강력한 경쟁력을 보여주고 있다. 또한, AMD와 인텔(Intel)과 같은 기업들도 GPU 기술을 통해 새로운 시장을 공략하고 있다.

그러나 GPU 산업은 여전히 많은 도전과 과제를 안고 있다. 특히 국내 기업들은 해외 기업들과의 기술적 경쟁과 자금적 제약으로 인해 어려움을 겪고 있다. 하지만, 국내 기업들은 레이트레이싱 기술과 같은 새로운 기술을 개발하고 세계 시장을 공략하기 위해 노력하고 있다.
 
미국은 GPU 기술 분야에서 세계적인 리더로 자리매김하고 있다. 특히 엔비디아는 뛰어난 그래픽 처리 능력과 머신 러닝 알고리즘 실행을 위한 AI 가속 기술을 바탕으로 데이터센터 및 PC 시장에서 지속적인 성장을 이루고 있다. 또한, 최근에는 자율 주행 자동차와 같은 새로운 시장에도 진출하여 글로벌 시장을 선도하고 있다.

엔비디아의 주력 제품인 그래픽카드는 레이 트레이싱과 같은 고품질 그래픽 기술을 통해 현실과 같은 그래픽스를 구현할 수 있도록 지원하고 있다. 또한 그래픽 처리 능력을 향상시켜 다양한 산업에 적용할 수 있는 기술을 개발해 시장을 선도하고 있다.

유럽은 새로운 기술과 벤처 기업의 발전이 돋보이는 지역 중 하나다. 특히 RISC-V CPU 기술을 중심으로 한 독일의 코다십(Codasip)과 영국의 그래프코어(Graphcore)는 GPU 산업에서 기술적 도전을 이어가고 있다. 이들 기업은 높은 성능을 가진 데이터센터용 고성능 AI 반도체를 개발해 시장을 주도하고 있다. 또한 유럽의 벤처 기업들은 정부 지원을 받아 글로벌 시장으로의 진출을 위한 노력을 기울이고 있다.

중국은 최근 몇 년간 GPU 기술 분야에서 빠르게 성장하고 있는 국가 중 하나다. 상하이 루바타 코어엑스(Luvatar CoreX)와 메타엑스(MetaX)를 비롯한 다양한 GPU 기업들이 자국 기술을 바탕으로 데이터센터용 고성능 GPU를 개발해 시장을 공략하고 있다. 또한 중국은 7nm 공정을 기반으로 한 GPGPU(병렬컴퓨팅) 반도체 칩을 개발하여 중국 내 GPU 기술을 선도하고 있다. 이러한 노력을 통해 중국은 글로벌 시장에서 더욱 큰 영향력을 행사하고 있다.

한국은 GPU 산업에서 기술적 도전을 이어가고 있다. GPU 전문 팹리스 기술을 가진 실리콘아츠와 같은 기업들과 AI 반도체를 주력으로 하는 퓨리오사 AI, 리벨리온, 딥엑스, 디퍼아이 등이 있다. 이들 기업들은 레이트레이싱을 비롯한 새로운 기술을 개발해 국내 시장을 선도하고 있다. 또한,정부는 GPU 산업 활성화를 위한 다양한 정책을 시행하고 있으며, 국내 기업들의 기술 개발을 지원하고 있다. 하지만, 국내 기업들은 아직 해외 기업들과의 기술적 경쟁에서 어려움을 겪고 있으며, 이를 극복하기 위한 노력이 필요하다.
 
NHN클라우드는 지난 2021년 과학기술정보통신부와 광주광역시가 추진하는 '인공지능 중심 산업융합 집적단지 조성 사업'에서 클라우드 인프라 구축과 운영 사업자로 선정돼 광주광역시 첨단3지구 인공지능중심산업융합집적단지 내에 국가 AI데이터센터 조성에 돌입했다. 2년여간 건설 과정을 거쳐 올 4월 데이터센터 건물 사용 승인 후 인프라, 장비 설치와 시범 운영 등을 진행하고 작년 10월부터 정식 운영을 시작했다.

NHN클라우드는 국가 AI 데이터센터에서 초고성능 GPU의 무중단 운영을 위해 전력 공급 최적화 기술을 적용해 전력 효율을 극대화했다. 서버 랙(Rack, 서버-통신장비 등 시스템 구성 장비를 보관하는 틀) 당 전력밀도 15kw를 도입해 AI 특화 데이터센터로서 GPU 서버가 안정적으로 동작할 수 있도록 구성했다. 이는 국내 데이터센터의 평균 전력밀도보다 3배 높은 수준이다.

NHN클라우드의 국가 AI 데이터센터는 기업, 연구기관, 대학 등에 AI 연구개발을 지원할 수 있는 컴퓨팅 연산능력 88.5PF, 저장 용량 107PB 규모의 인프라를 갖춘 글로벌 상위권 수준 초고사양 데이터센터라는 점에서 특징적이다.

NHN클라우드는 판교 데이터센터(NCC1)를 10년 이상 운영하며 얻은 클라우드 서비스 전문 데이터센터 운영 경험을 녹여 국가 AI 데이터센터에 고밀도전력, 효율적 소비 전력 설비를 구축했다. 
 
먼저 초고성능 GPU의 무중단 운영을 위해 전력 공급 최적화 기술을 적용해 전력 효율을 극대화했다. 또 외부의 자연 바람을 이용한 기기 냉각 시스템을 도입하고, 공기 흐름의 간섭을 최소화하는 내부 건축으로 기기 냉각에 쓰이는 에너지를 절감하기 위한 노력도 기울였다. 

국가 AI 데이터센터는 NHN클라우드의 2.0 전략의 핵심 부분으로, 클라우드 서비스 및 AI 인프라 시장에서의 성과를 더욱 향상시킬 것으로 기대된다. NHN클라우드는 이를 통해 AI 2.0 시대에 적극적으로 대응하여 AI 인프라 시장을 선도해 나갈 계획이다.

이 국가 AI 데이터센터는 글로벌 수준의 초(超)고사양을 자랑한다. NHN클라우드는 클라우드 서비스 분야에서 10년 이상의 노하우를 쌓은 데다가, 이번 프로젝트에 최신 기술과 혁신적인 아이디어를 적극적으로 투입했다. 결과적으로 이 데이터센터는 초고성능 GPU와 효율적인 소비 전력 설비를 갖추고 있으며, 이를 통해 안정적이고 효율적인 운영이 가능하게 되었다.

뿐만 아니라 NHN클라우드는 이번 프로젝트를 통해 글로벌 파트너와의 협력을 강화하고 있다. 유럽 CSP 지코어(GCore)의 정현용 지사장은 이번 프로젝트에 대한 긍정적인 평가를 내놓으며 NHN클라우드와의 긴밀한 협력을 약속했다. 이러한 협력을 통해 NHN클라우드는 국내 뿐만 아니라 해외에서도 AI 인프라 시장에서 두각을 나타내고 있다.

김동훈 NHN클라우드 대표는 “NHN클라우드는 개발부터 운영, 서비스 제공까지 ‘AI 생명 주기’ 전방위에서 영향력을 펼치며 AI 인프라 성과를 가시화하고 있다”며 “강력한 AI 데이터센터를 중심으로 AI 2.0시대에 적극 대응하며 AI 인프라 시장을 이끌어 갈 것’”이라고 강조했다.