中의 20년 광통신 투자, 글로벌 AI 데이터센터 급소 장악

20여 년간 이어진 국가 발주로 광통신 대량생산 체제 구축
원가·납기 경쟁력을 앞세워 세계 광모듈 위탁생산 56% 점유
AI 데이터센터 증설과 맞물린 중국의 공급망 지배력 확대

중국이 20여 년간 전국에 깔아온 광케이블이 AI 시대의 전략 자산으로 돌아왔다. 국유 통신사의 대규모 발주로 규모의 경제와 원가 경쟁력을 확보한 중국 기업들은 올해 세계 광모듈 위탁생산 능력의 절반 이상을 차지할 전망이다. 수만 개의 그래픽처리장치(GPU)를 잇는 광링크가 AI 데이터센터의 처리량과 가동률을 결정하면서 중국산 광모듈·광케이블의 공급망 지배력도 한층 강해지는 모습이다.

글로벌 생산 56%, 중국 독주

12일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 AI 데이터센터의 성능 경쟁이 연산 능력에서 데이터 전송 속도로 확산하면서 중국 광통신 산업의 영향력이 급속히 커지고 있다. 시장조사업체 트렌드포스는 올해 중국 광모듈 업체가 세계 위탁생산 능력의 56%를 차지할 것으로 추산했다. 중지쉬촹(中際旭創·이노라이트)과 신이성(新易盛·이옵토링크) 등 북미 시장에 공급하는 중국 기업의 생산 비중만 46%에 달한다. 광모듈의 조립·패키징·검사를 장악한 중국이 글로벌 AI 인프라 공급망의 핵심 축으로 자리 잡은 것이다.

광통신은 광파를 반송파로 사용하고, 광섬유 또는 자유공간을 전송 매체로 해 정보를 전달하는 기술이다. 강점은 초고대역폭, 초저손실, 전자기 간섭에 대한 높은 내성과 보안성에 있다. 디지털화와 스마트화가 진전되면서 광통신은 정보사회의 기초 인프라로 자리 잡았고, 활용 범위도 새로운 영역으로 빠르게 확장되고 있다.

기술 고도화와 함께 실적 성장도 맞물리는 추세다. 이노라이트는 차세대 1.6테라비트(Tb) 광모듈을 이미 양산해 출하량을 늘리고 있으며, 3.2Tb 제품 개발과 근접 패키지 광학(NPO) 고객 인증도 진행 중이다. 올해 1분기 매출은 지난해 같은 기간보다 192.1%, 지배주주 순이익은 262.3% 급증했다. 지난달 홍콩 증시 상장으로 534억1,000만 홍콩달러(약 9조6,350억원)를 조달하면서 연구개발(R&D)과 해외 생산능력 확충에도 속도를 내고 있다.

국가 발주가 쌓아 올린 원가 경쟁력

중국의 광통신 투자는 1990년대 말 통신 보급 확대에서 출발했다. 광대한 국토와 낮은 유선전화 보급률, 연해와 내륙의 격차는 장거리 백본과 지역 접속망을 동시에 깔아야 하는 막대한 비용을 요구했다. 이에 중국 정부는 철도·방송망과 국유 통신사의 설비 투자를 묶어 전국망을 확충했고, 광섬유 수요는 2000년대 초부터 대규모 발주로 전환됐다. 장기 발주로 제조사들은 설비 가동률을 높였고, 생산 수율과 원가 경쟁력을 끌어올리는 학습효과를 축적했다.

상징적인 사업은 1999년 출범한 차이나넷컴의 초고속 광백본 ‘CNCnet’이었다. 중국과학원과 국가라디오영화TV총국, 철도부, 상하이시가 공동으로 세운 차이나넷컴은 126개 도시를 잇는 2만2,700마일(약 3만6,500㎞) 규모의 망을 건설했다. 전송 용량은 초당 40기가비트(Gbps)로 설계됐으며, 건설 일정은 30개월로 잡혔다. 전국망 건설과 장비 국산화, 통신사 경쟁을 한 묶음으로 추진한 중국식 산업정책의 원형도 이때 갖춰졌다.

2013년 국무원이 내놓은 ‘브로드밴드 차이나’ 전략은 광통신 투자를 전국 단위 산업정책으로 끌어올렸다. 도시 광가입자망 확대와 중서부·농촌 보급에 재정을 투입하면서 통신 3사의 발주가 끊이지 않았다. 중국 공업정보화부에 따르면 지난해 말 중국의 광케이블 총연장은 7,499만㎞로 집계됐다. 고정형 광대역 포트는 12억5,100만 개, 가정·사무실 광가입자망(FTTH/O) 포트는 12억1,000만 개에 달했다. FTTH/O 비중은 전체의 96.8%를 차지했다. 2025년 한 해에 추가된 광케이블만 211만3,000㎞에 이른다.

내수 장악 뒤 해외 생산 가속

국유 통신사의 집중 발주는 제조사에 장기 주문과 대량 생산의 기반을 제공했다. 차이나모바일과 차이나텔레콤, 차이나유니콤이 전국망 규격을 정하고 일괄 구매에 나서자 광섬유 모재와 인출, 케이블 조립, 커넥터까지 공급망이 촘촘해졌다. 광섬유 제조업체 양쯔광섬유케이블(YOFC)에 따르면 지난해 차이나모바일이 발주한 초저손실 G.654.E 광섬유는 314만 파이버킬로미터(fkm)로 전년 대비 156% 늘었다. 차이나텔레콤도 같은 해 224만fkm를 조달했다.

규모의 경제가 쌓이자 생산거점의 해외 현지화도 빨라졌다. YOFC는 인도네시아와 남아프리카공화국, 브라질, 폴란드, 독일, 멕시코 등 6개국에서 8개 생산시설을 가동하고 있다. 지난해 해외 매출은 60억9,200만 위안(약 1조2,800억원)으로 전년보다 47.8% 늘면서 전체 매출에서 차지하는 비중도 42.7%까지 높아졌다. 원자재·산업 전문 시장조사업체 CRU가 집계한 같은 해 세계 광케이블 수요는 광섬유 길이 기준 5억4,900만㎞로, 증가율은 3.9%를 기록했다. 제품 규격의 표준화 수준이 높고 가격·납기 민감도가 큰 패치 케이블 시장에서는 대량 생산능력과 촘촘한 유통망이 조달 경쟁력을 좌우한다. 이 같은 생산·유통 우위는 중국산 케이블의 공급처를 세계 각국의 데이터센터와 기업 전산망으로 넓혔다.

표1. AI 데이터센터 광링크의 장애 요인과 가용률 리스크

AI 연산 효율 가르는 광연결

중국 기업이 구축한 글로벌 생산·유통망은 AI 데이터센터 투자 확대와 맞물리며 새로운 성장 국면을 맞았다. 대규모 학습 과정에서 수천~수만 개의 GPU는 매 단계마다 파라미터와 중간 연산값을 주고받는다. 링크 지연이나 패킷 손실이 발생하면 고가 가속기가 대기 상태로 묶이면서 추가 투입한 연산장비의 효율도 떨어진다. 서버와 스위치를 연결해 온 구리는 전송 속도가 높아질수록 신호 손실과 발열이 커지고 도달거리는 급격히 짧아진다. 인텔이 제시한 고속 전기 입출력의 실용 전송거리는 1m 이내다. 2024년 공개한 광입출력 칩렛 시제품은 양방향 초당 4테라비트(Tbps)를 최대 100m까지 전송했으며, 비트당 에너지 소비량은 기존 착탈식 광모듈의 3분의 1인 5피코줄(pJ)에 그쳤다.

구리의 도달거리 한계에 따라 광연결의 적용 지점은 데이터센터 간·랙 간 통신에서 랙 내부와 기판 주변으로 이동했다. AMD와 브로드컴, 메타, 마이크로소프트(MS), 엔비디아, 오픈AI는 올해 3월 광컴퓨트인터커넥트 다중공급자협정(OCI MSA)을 출범시켰다. OCI MSA는 1세대 규격에서 방향당 200Gbps, 2세대에서는 광섬유 한 가닥당 최대 800Gbps의 양방향 전송을 제시했다. 후속 규격의 목표치는 가닥당 3.2Tbps 이상으로 잡았다. 착탈식 광모듈과 기판 탑재형 광학, 공동패키지광학(CPO)을 모두 지원해 GPU 랙 안의 전기 배선을 광링크로 바꾸는 경로까지 표준화 대상에 올렸다.

광연결이 랙 내부까지 들어오면서 안정성은 GPU 가동률을 좌우하는 변수로 떠올랐다. 광링크는 광케이블과 커넥터, 송수신 모듈, 레이저, 광전 변환부가 연쇄적으로 맞물린 전송 체계다. 케이블 절단과 커넥터 오염, 모듈·레이저 열화, 변환부 과열은 신호 품질 저하와 링크 장애의 주요 원인으로 지목돼 왔다. 실제 MS가 2016년 대형 백본망의 수천 개 광채널을 1년 넘게 추적한 결과에서도 링크별 가용성에는 큰 편차가 나타났고, 신호 품질 저하는 장애 발생을 예고하는 선행 지표로 확인됐다. 광링크 한 곳이 고장 나면 GPU 간 동기화가 지연되고 대기 시간이 누적되면서 클러스터 전체 처리량도 떨어질 수밖에 없다. 전송 용량과 장애 빈도, 복구 시간이 AI 데이터센터의 네트워크 가용률을 함께 좌우하는 배경이다.

GPU 다음 격전지, 광통신 공급망

전송 병목과 장애 위험이 커지자 글로벌 기술기업들은 광장비 고도화와 인수합병(M&A)에 속도를 내고 있다. 엔비디아는 지난해 포트당 1.6Tbps를 처리하는 스펙트럼-X·퀀텀-X 포토닉스 스위치를 공개했다. 회사 측은 기존 착탈식 광모듈과 비교해 에너지 효율은 3.5배, 네트워크 회복력은 10배 높였다고 밝혔다. 노키아는 같은 해 2월 인피네라 인수를 마무리해 북미 웹스케일 고객 기반과 광전송 기술을 확보했다. 인수 대상에는 인피네라가 자체 생산해 온 인듐인계(InP) 광집적회로와 광전송 장비 사업도 함께 포함됐다.

공급망 선점 경쟁은 장기 구매계약으로도 옮겨붙었다. 메타는 올해 1월 코닝과 최대 60억 달러(약 8조4,928억원) 규모의 광섬유·케이블·연결장치 공급계약을 맺었다. 코닝은 미국 노스캐롤라이나주 히커리 광케이블 공장을 증설하고 메타를 새 생산시설의 주요 고객으로 두기로 했다. 엔비디아도 지난 3월 루멘텀과 코히런트에 각각 20억 달러씩, 총 40억 달러(약 5조6,619억원)를 투자했다. 양사와 체결한 계약에는 수십억 달러 규모의 장기 구매 약정과 첨단 레이저·광네트워크 제품의 생산물량 확보권이 담겼다.