[시드니=뉴스핌] 권지언 특파원 = 인공지능(AI) 투자가 데이터센터와 반도체, 네트워크, 전력 인프라 등에 걸쳐 천문학적으로 전개되고 있지만, 이 돈이 제때 적절한 수익률로 회수될 수 있을 것인가 하는 의구심은 좀처럼 가시지 않고 있다. 이는 '현재 예상되는 소비자·기업용 AI 수요만으로는 투자금 회수에 필요한 매출에 크게 못 미칠 것'이라는 분석과 공명하며 세간의 우려를 키우고 있다.

AI는 기존 어떤 산업보다 승자독식 구조라는 인식 속에 - 여기서 멈추면 거대한 매몰비용에 질식될 게 뻔하다는 판단 하에 - 비용 투입 경쟁은 자제력을 상실했다. 불어나는 비용의 속도만큼이나 의구심의 농도는 계속 짙어지고 있는데, 자연 '다음 버블 붕괴와 금융위기(경기침체)는 AI에서 비롯될 것'이라는 경고의 데시벨도 높아졌다.

비용 투입 주기와 회수 주기 사이의 쉼 없는 레이스가 결국 산업의 영속성과 투자의 승패를 좌우한다면 회수 가능성을 뒷받침할 잠재 시장의 규모는 계속 커져야 하고 그 발현 시기도 당겨져야 한다. AI가 기존 업무의 생산성을 높이는 수준을 뛰어넘어 새로운 수요와 산업을 창출해야 한다는 진단이 뒤따르는 이유다. 

글로벌 컨설팅업체 베인앤컴퍼니(Bain & Company)는 최근 발간한 '기술 보고서 2026(Technology Report 2026)'에서 AI 인프라 투자를 지속하려면 2031년까지 연간 약 6조달러(약 8570조원) 규모의 AI 시장이 필요할 것으로 추산했다. 베인은 AI 인프라 경쟁에서 더 중요한 질문은 얼마나 빨리 설비를 구축하느냐가 아니라, 그 투자를 정당화할 만큼의 경제적 가치를 만들어낼 수 있느냐라고 지적했다.

◆ 빅테크 설비투자 3년 새 5배…2031년 연간 인프라 지출 1.5조달러

베인에 따르면 마이크로소프트(MS), 구글, 아마존, 메타, 오라클 등 주요 하이퍼스케일러의 자본지출은 2026년 7800억달러(약 1110조원)에 이를 수 있다. 불과 3년 전과 비교하면 약 5배에 달하는 규모다.

데이터센터도 빠르게 대형화하고 있다. 현재 최첨단 AI 데이터센터의 전력 용량은 1기가와트(GW)에 근접했다. 베인은 2027년에는 2GW급 시설이 늘어나고, 2030년 무렵에는 9GW급 캠퍼스까지 등장할 수 있다고 전망했다. 또 연구기관 에포크AI(Epoch AI)의 추정치를 바탕으로, 데이터센터의 규모와 비용이 약 12~16개월마다 두 배씩 늘어나는 추세도 제시했다.

이에 따라 2031년 연간 AI 인프라 지출은 1조5000억달러(약 2140조원)에 이를 수 있다. 신규 데이터센터와 컴퓨팅 용량뿐 아니라 기존 그래픽처리장치(GPU), 메모리, 네트워크 장비의 업그레이드 비용까지 포함한 수치다.

베인은 자본지출이 산업 매출의 약 25%를 차지한다고 가정할 경우, 이 같은 투자 수준을 유지하려면 연간 약 6조달러 규모의 AI 시장이 필요하다고 계산했다. 25%는 클라우드 사업자들의 추세를 바탕으로 한 가정이다. 확정된 투자 계획이나 매출 전망치가 아니라, 투자 규모를 뒷받침하는 데 필요한 시장의 크기를 추산한 것이다.

◆ 필요한 건 6조달러, 현재 예상 매출은 최대 1.8조달러

문제는 현재 윤곽이 잡힌 수익만으로는 이 시장 규모에 도달하기 어렵다는 점이다.

베인은 소비자용 AI 제품이 구독료와 광고를 통해 2031년까지 2000억~4000억달러(약 290조~570조원)의 매출을 올릴 수 있다고 봤다. 기업 부문에서는 소프트웨어 개발과 영업·마케팅, 고객 서비스, 정보기술(IT) 운영 등에 AI가 도입되면서 AI 공급업체에 1조~1조4000억달러(약 1430조~2000조원)의 매출 기회를 제공할 것으로 추정했다.

두 분야를 합쳐도 예상 시장 규모는 1조2000억~1조8000억달러(약 1710조~2570조원)다. AI 인프라 투자를 뒷받침하는 데 필요한 6조달러에 도달하려면 약 4조2000억달러(약 6000조원)의 추가 매출이 필요하다는 계산이 나온다.

이는 기업들이 AI를 도입해 비용을 줄이고 업무 처리 속도를 높이는 것만으로는 충분하지 않을 수 있다는 의미다. AI를 활용한 생산성 향상이 경제 전반에 이익을 가져오더라도, 그 이익 가운데 실제로 AI 기업에 지급되는 매출이 충분히 커야 인프라 투자금도 회수할 수 있기 때문이다.

◆ 자율 시스템·피지컬 AI·신제품…새로운 수익원은 어디에

베인은 매출 공백을 메울 성장 분야로 검색·광고, 자율 시스템, 피지컬 AI, 신제품 개발 등 네 가지를 제시했다.

첫 번째는 검색·광고 시장이다. 베인은 AI 챗봇에 광고를 결합하고, 이용자들이 기존 인터넷 검색 대신 AI 서비스를 사용하는 흐름이 확산하면 1000억~2000억달러(약 140조~290조원) 이상의 매출 기회가 열릴 수 있다고 전망했다.

두 번째는 자동차와 트럭, 드론의 자율 운행 및 산업 자동화다. AI가 운송·산업 장비를 자율적으로 운용해 가동 시간을 늘리고 교육·운영 비용을 낮추면 약 4000억달러(약 570조원) 규모의 시장 기회가 생길 수 있다는 분석이다. 자율주행 차량과 로보택시, 물류 자동화 등이 여기에 포함된다.

더 큰 기회로는 피지컬 AI가 꼽혔다. AI 기반 시뮬레이션과 디지털 트윈은 실제 생산 공정을 가상 환경에서 시험하고 개선하도록 돕는다. 휴머노이드 로봇을 비롯한 AI 로봇은 제조업부터 수술 등 다양한 분야로 활용 범위를 넓힐 수 있다.

베인은 자동차와 전자, 반도체, 항공우주·방위산업 등 주요 분야에서 연구개발 및 제조 비용이 10% 줄어든다는 가정을 바탕으로 피지컬 AI의 시장 기회를 9000억달러(약 1290조원)로 추산했다. 해당 분야에서 AI 도입이 비용 절감과 생산성 개선으로 이어질 경우를 전제로 한 잠재적 기회 규모다.

네 번째는 신제품 개발이다. AI를 활용한 신약 개발로 희귀질환 치료제의 경제성을 높이거나, 차세대 배터리와 반도체를 위한 신소재를 발견하고, 과학 연구를 자동화하는 방식이다. 기존에는 비용이 너무 많이 들거나 기술적으로 어려웠던 문제를 해결하는 과정에서 새로운 제품과 시장이 등장할 수 있다는 설명이다. 베인은 이 분야의 구체적인 시장 규모를 별도로 제시하지 않았다.

검색·광고와 자율 시스템, 피지컬 AI의 시장 기회를 단순 합산하면 약 1조4000억~1조5000억달러(약 2000조~2140조원)다. 다만 이는 실제 매출이 아닌 잠재적 기회 규모다. 이들 분야의 기회를 모두 실현하더라도 필요한 추가 매출 가운데 2조7000억달러(약 3860조원) 안팎은 여전히 설명되지 않는다.

구체적인 시장 규모조차 산정되지 않은 신제품과 신규 응용 분야에서 얼마나 큰 수요를 창출할 수 있을지가 관건이다.

◆ 인프라는 수요보다 앞서…혁신이 투자 속도 따라잡을까

베인은 기업 생산성 개선을 AI 도입으로 얻는 첫 성과로 평가하면서도, 그것만으로는 결코 충분하지 않다고 강조했다. AI 인프라에서 투자수익을 내려면 비용 절감이 아니라 수조달러 규모의 신규 매출이 필요하다는 것이다.

이를 위해서는 기존 업무를 효율화하는 수준을 넘어, 모바일과 클라우드가 열었던 것에 버금가는 애플리케이션 혁신의 물결이 일어나야 한다고 베인은 진단했다. 스마트폰이 앱 경제를 만들어냈듯 AI도 이전에 없던 시장을 열어야 한다는 의미다.

베인은 이 투자를 지속 가능한 방식으로 뒷받침하려면 세계 국내총생산(GDP) 연간 성장률을 약 1%포인트 끌어올리는 수준의 추가 경제 활동이 필요하다고 추산했다. 세계 경제 성장률이 연 3% 안팎인 점을 감안하면, AI가 세계 경제의 성장 속도를 3분의 1가량 높여야 한다는 뜻이다.

국제통화기금(IMF)은 올해 1월 세계경제전망 업데이트에서 AI 확산에 따른 생산성 개선이 빠르게 나타나는 낙관적 시나리오를 제시하면서, 이 경우 세계 성장률이 중기적으로 연간 0.1~0.8%포인트 높아질 수 있다고 봤다. 전제와 기간이 달라 단순 비교에는 한계가 있지만, 베인이 투자 지속에 필요하다고 추산한 '1%포인트'는 IMF가 제시한 낙관적 시나리오의 상단보다도 높다.

문제는 시간이다. 데이터센터와 GPU에 들어가는 비용은 지금 집행되지만, 그 비용을 치를 새로운 수요는 아직 형성 단계다. 투자와 회수 사이의 시차가 길어질수록 AI 투자 붐의 지속 가능성에 대한 물음도 커질 것으로 보인다.

베인은 "인프라는 수요 곡선보다 앞서 지어지고 있다"며 "관건은 그 비용을 치를 애플리케이션이 제때 등장하느냐"라고 짚었다.

kwonjiun@newspim.com