[이코노미 트리뷴 = 김용현 기자] 국내 주요 기업들이 엔비디아와 협력해 대규모 GPU 인프라 기반의 'AI 팩토리' 구축에 나서고 있다.
삼성전자·SK그룹·현대자동차그룹 등은 각각 5만 대 이상의 GPU를 도입해 반도체 설계부터 자율주행, 스마트팩토리까지 산업 전반을 AI로 전환하는 프로젝트를 추진 중이다.
정부도 국가 AI 인프라 확충에 나서며 민관 협력 생태계 조성을 가속화하고 있다.
◇ 삼성전자, 반도체 제조 전 과정 AI로 혁신
삼성전자는 엔비디아와 협력해 5만 대 이상의 GPU를 도입하고, 반도체 설계부터 생산·품질관리까지 전 과정을 아우르는 'AI 반도체 팩토리'를 구축한다고 밝혔다.
회사는 세계 최대 수준의 제조 인프라에 엔비디아의 가속 컴퓨팅 기술을 결합해 반도체 산업 전반의 생산성과 정밀도를 혁신적으로 높이겠다는 계획이다.
핵심은 AI가 반도체 제조공정의 모든 데이터를 실시간으로 학습·분석·예측해 스스로 공정을 최적화하는 지능형 생산 체계다. 특히 리소그래피(노광) 공정에는 엔비디아의 cuLitho 라이브러리와 CUDA-X 가속 플랫폼을 적용했다. cuLitho는 반도체 회로를 웨이퍼에 새길 때 필요한 연산을 GPU로 병렬 처리해 기존 대비 최대 20배 빠른 시뮬레이션 속도를 구현하는 기술이다. CUDA-X는 설계·시뮬레이션·검증 등 AI 계산을 통합 지원하는 고성능 연산 엔진이다.
삼성전자는 이를 통해 미세공정의 회로 왜곡을 실시간으로 보정하고 공정 변수의 안정성을 높여 수율 향상 효과를 기대하고 있다고 전했다.
또한 Omniverse와 OpenUSD 기반의 디지털트윈 기술을 도입해 실제 공장과 동일한 3차원 가상공간을 구축하고 있다고 전했다. Omniverse는 설계·공정·장비 데이터를 3D 환경에서 실시간 시뮬레이션할 수 있는 엔비디아의 산업용 협업 플랫폼이며, OpenUSD는 다양한 3D 데이터 포맷을 통합해 공정 단위별 협업을 가능하게 하는 오픈 표준이다.
삼성전자는 설비 도입 전 가상 환경에서 최적의 공정 조건을 검증하고, 실제 생산 단계에서는 AI가 병목이나 불량을 사전에 감지해 자동으로 제어·보정하는 체계를 완성할 계획이라고 설명했다.
이 같은 AI 팩토리 구축은 국내 평택·기흥·온양뿐 아니라 미국 테일러 등 해외 생산거점으로도 확대될 예정이다. 향후 글로벌 생산라인 전체가 하나의 AI 네트워크로 연결돼 실시간 데이터 기반의 '지능형 제조 생태계'로 진화할 전망이다.
메모리와 파운드리 분야에서도 협력이 지속된다.
삼성전자는 엔비디아의 AI 반도체용 HBM3E, HBM4, GDDR7, SOCAMM2 등 차세대 메모리 제품 공급을 협의 중이며, 특히 HBM4는 현재 샘플 출하 및 검증 단계에 있다고 밝혔다. 회사는 HBM3E를 포함한 고대역폭 메모리 전 라인업을 이미 글로벌 고객사에 공급 중이며, 엔비디아의 최신 AI GPU '블랙웰'과의 호환성을 중심으로 최적화 작업을 진행하고 있다.
삼성전자 관계자는 "AI 팩토리는 반도체뿐 아니라 디스플레이, 전장, 로보틱스 등으로 확장 가능한 핵심 인프라가 될 것"이라며 "엔비디아와의 전략적 협력을 바탕으로 글로벌 AI 혁신의 중심축으로 도약하겠다"고 밝혔다.
◇ SK그룹, 반도체·클라우드·통신 통합 생태계 구축
SK그룹은 엔비디아와 손잡고 약 5만 대의 GPU를 도입해 국내 최대 규모의 산업용 AI 팩토리를 구축한다고 발표했다.
반도체 설계와 제조, 클라우드 인프라, 로보틱스 등 SK그룹 핵심 사업을 하나의 AI 생태계로 통합하는 대형 전략으로, 회사는 그룹의 미래 성장축을 'AI 중심 산업 구조'로 전환하기 위한 초석이라고 설명했다.
핵심 계열사인 SK하이닉스는 이번 협력을 통해 엔비디아의 GPU 가속 컴퓨팅 기술을 반도체 연구개발과 제조 전 과정에 적용한다. 특히 CUDA-X, cuLitho, Omniverse 등 엔비디아의 첨단 시뮬레이션·병렬연산 기술을 활용해 미세공정 회로 설계, 공정 최적화, 결함 예측 등의 효율을 크게 끌어올릴 수 있다고 전했다.
SK하이닉스는 이러한 GPU 가속 기술을 토대로 '자율 최적화 팹' 구축에도 나서고 있다. 공정별로 발생하는 방대한 데이터를 AI가 실시간 분석해 병목과 결함을 사전에 예측하고, 공정 조건을 자동 조정하는 체계를 단계적으로 도입하고 있다고 밝혔다.
한편 SK텔레콤은 AI 팩토리의 연산 인프라를 기반으로 산업용 AI 클라우드를 구축한다. 엔비디아의 RTX PRO 6000 Blackwell Server Edition GPU 2000여 대를 중심으로 로보틱스, 디지털 트윈, 시뮬레이션 등 고성능 연산이 필요한 산업 영역에 GPU-as-a-Service 형태로 제공할 계획이다. 제조, 물류, 에너지, 공공기관 등 다양한 산업군이 AI 연산자원을 직접 구매하지 않고 클라우드 기반으로 활용할 수 있도록 지원하는 구조라고 설명했다.
또한 SK텔레콤은 엔비디아, 삼성전자, ETRI, LG유플러스, 연세대 등과 협력해 AI-RAN(인공지능 기반 무선접속망) 기술 공동개발에도 참여하고 있다고 밝혔다. AI-RAN은 기지국 내 GPU 연산을 활용해 네트워크 트래픽을 실시간 최적화하는 기술로, 향후 6G 통신 인프라의 핵심으로 주목받는다. SK텔레콤은 이를 통해 네트워크 효율성을 높이고 단말기 배터리 사용량을 줄이는 등 통신과 AI의 융합 생태계 구축을 가속화할 방침이라고 전했다.
SK그룹은 이번 AI 팩토리 구축을 통해 반도체, 클라우드, 통신 등 그룹 주요 계열사 간 시너지를 극대화한다는 전략이다. 특히 반도체 생산라인, AI 데이터센터, 산업용 클라우드 인프라를 하나의 네트워크로 연결함으로써 AI 모델의 학습부터 검증·배포까지 전 과정을 그룹 내부에서 자체 처리할 수 있는 독립형 AI 생태계를 완성하게 된다고 설명했다.
최태원 SK그룹 회장은 "AI는 산업의 새로운 엔진이며, 데이터가 전력처럼 흐르는 시대가 도래했다"며 "AI 팩토리를 통해 산업의 속도, 정밀도, 효율성을 동시에 끌어올릴 것"이라고 말했다.
◇ 현대차그룹, 자율주행·로보틱스 중심 피지컬 AI 구축
현대자동차그룹은 엔비디아와 손잡고 5만 대 이상의 GPU를 도입해 AI 팩토리 구축에 나선다고 밝혔다.
회사는 단순한 생산 자동화를 넘어 자율주행·스마트팩토리·로보틱스·AI 반도체 개발까지 아우르는 지능형 산업 생태계를 조성하기 위한 중장기 전략의 핵심이라고 설명했다.
현대차그룹은 AI 팩토리를 통해 자동차 생산 전 과정을 데이터 기반 피지컬 AI 시스템으로 전환할 계획이다. 엔비디아의 차세대 Blackwell GPU를 중심으로 설계, 검증, 양산, 품질 관리 등 제조의 모든 단계를 AI가 통합 분석·제어하는 체계를 구축 중이며, 이를 통해 제품 개발 주기를 단축하고 차량 안전성과 생산 효율성을 동시에 끌어올린다는 방침이다.
특히 이번 협력은 자율주행 차량의 '통합 학습–검증–배포' 플랫폼 구축에 초점을 맞추고 있다. 현대차그룹은 엔비디아의 CUDA-X, Isaac Sim, Omniverse를 활용해 차량 센서 데이터, 주행 로그, 가상 시뮬레이션 정보를 통합 관리하고 있으며, 가상 환경에서 수백만km 단위의 주행 데이터를 재현할 수 있는 시스템을 개발 중이다. 이 시뮬레이션 플랫폼은 실제 도로 주행보다 10배 이상 빠른 속도로 학습을 반복할 수 있어, 향후 자율주행 알고리즘의 학습·검증 속도를 획기적으로 높일 것으로 기대된다고 전했다.
이와 함께 현대차그룹은 기존 스마트팩토리를 한 단계 진화시킨 AI 기반 지능형 생산 체계를 구축하고 있다. 울산·아산·전주 등 국내 주요 공장은 물론 미국 앨라배마·체코·인도네시아 등 해외 거점에도 디지털 트윈 시스템을 적용 중이다. 이 시스템은 설비와 로봇, 물류 라인을 실시간으로 가상 공간에 반영해 AI가 에너지 사용량, 라인 효율, 병목 현상 등을 자동으로 분석·최적화하는 구조다. 회사 측은 이를 통해 에너지 절감률 20%, 불량률 15% 감소, 라인 효율성 25% 향상을 목표로 하고 있다고 밝혔다.
또한 현대차그룹은 향후 각 공장을 단순히 자동화된 생산시설이 아닌, AI가 스스로 판단·예측·보정하는 자율형 제조 환경으로 발전시킬 계획이다. 이를 통해 그룹 전 공정이 하나의 AI 네트워크로 연결된 글로벌 제조 AI 생태계를 완성하겠다는 구상이다.
현대차그룹의 AI 팩토리 인프라는 로보틱스와 피지컬 AI 분야로도 확장된다.
그룹은 엔비디아의 Isaac Lab과 Jetson Thor 플랫폼을 도입해 로봇의 센서·모션 데이터·작업 환경 정보를 AI로 통합 학습시키는 '지능형 제조 로봇 운영체계'를 개발하고 있다.
Isaac Lab은 엔비디아가 개발한 로봇용 시뮬레이션·학습 통합 환경으로, 가상 공간에서 로봇의 인지·판단·동작을 반복 훈련시킬 수 있는 플랫폼이다. Jetson Thor는 엔비디아의 차세대 엣지 AI 프로세서로, 로봇이나 자율주행 기기 내부에서 AI 추론·제어·모션 분석을 실시간으로 수행할 수 있도록 설계된 고성능 칩이다. GPU 기반의 병렬 연산 성능과 저전력 구조를 결합해 산업용 로봇과 스마트팩토리 설비에 최적화돼 있다.
현대차그룹은 이 두 기술을 결합해 로봇이 설비의 이상을 스스로 감지하고 인간의 개입 없이 동작을 수정·보정하는 '자율화' 기술을 실현할 방침이다. 이는 단순한 자동화 로봇을 넘어 AI가 스스로 판단하고 개선하는 '피지컬 AI 로봇 시스템'으로의 진화를 의미한다고 설명했다.
이번 협력은 국가 차원의 '피지컬 AI 인프라 구축' 전략과도 맞물린다.
한국 정부는 APEC 정상회의 기간 중 발표한 대규모 AI 투자 계획을 통해 현대차그룹을 포함한 주요 제조기업과 함께 '국가 물리 AI 클러스터'를 조성하기로 했다.
현대차그룹은 약 30억 달러 규모의 민관 공동투자 프로젝트를 주도하며, AI 팩토리 기술을 국내외 자동차·로봇·배터리 생산라인으로 확장할 계획이다. 이를 지원하기 위해 그룹은 'NVIDIA AI Technology Center'와 'Hyundai Motor Group Physical AI Application Center' 설립을 추진하고 있으며, 두 기관은 엔비디아와 함께 산업용 AI 연구, 자율주행용 대규모 모델 학습, 로봇 제어 알고리즘 개발을 담당하게 된다고 밝혔다.
현대차그룹 관계자는 "AI 팩토리는 단순한 자동화를 넘어, 설계–제조–운행–정비 전 과정을 AI가 학습하고 개선하는 완전한 지능형 생태계를 의미한다"며 "자율주행차·로봇·스마트팩토리 등 그룹 전 영역의 AI 역량을 통합해 글로벌 제조 패러다임을 선도하겠다"고 말했다.
◇ 네이버, 산업용 피지컬 AI 플랫폼으로 전환
네이버클라우드는 약 6만 대의 엔비디아 GPU를 기반으로 조선·반도체·에너지·바이오 등 주력 산업의 AI 전환 프로젝트를 추진하고 있다고 밝혔다.
양사는 네이버클라우드의 디지털트윈·로보틱스 기술과 엔비디아의 Omniverse, Isaac Sim 등 3D 시뮬레이션 플랫폼을 결합해 실제 산업 환경을 정밀하게 가상화하는 '피지컬 AI 플랫폼'을 공동 개발 중이다. 이 시스템은 설비와 물류 데이터를 AI가 실시간 분석·판단·제어하는 구조로 설계돼 생산성과 안전성을 동시에 높이는 핵심 인프라로 주목받고 있다.
업계에서는 이를 두고 "AI가 소프트웨어 단계를 넘어 실제 산업 현장으로 진입하는 분기점"이라는 평가를 내놓고 있다.
네이버의 전략은 거대언어모델(LLM) 기술을 산업용 AI로 확장해 '언어에서 물리로' 전환을 꾀하는 시도로 풀이된다. 이를 통해 제조 공정 최적화, 에너지 절감, 설비 예측 정비 등 현장 효율화를 실현하겠다는 구상이다.
이번 협력은 네이버클라우드가 제시한 '소버린 AI 2.0' 비전의 실질적 출발점이다. 기존 언어·문화 중심의 AI 생태계에서 벗어나 산업별 기술 주권 확보와 국가 경쟁력 강화로 초점을 옮긴 것이다.
네이버는 이를 위해 HyperCLOVA X 오픈소스 공개, 국가 AI 프로젝트 연계, AI 인재 양성 프로그램 운영 등을 병행하며 산업별 맞춤형 AI 모델을 개발해 현장 중심의 디지털 혁신을 뒷받침하고 있다고 전했다.
김유원 네이버클라우드 대표는 "이번 협력은 AI가 산업 현장에서 실질적인 생산성 향상과 안전 개선을 이끌어내는 '피지컬 AI 시대'의 신호탄이 될 것"이라고 말했다.
◇ LG전자·LG AI연구원, 제조·데이터센터·로보틱스 전방위 확장
LG전자는 엔비디아의 Omniverse, OpenUSD, Isaac GR00T 등 AI 플랫폼을 적극 도입하며 디지털트윈과 로보틱스 기술 고도화에 나섰다고 밝혔다.
회사는 글로벌 생산 거점 전반에 디지털트윈 기반 스마트팩토리 시스템을 구축 중이며, 설비·물류·로봇 데이터를 AI가 실시간으로 분석·최적화해 공정 효율을 높이고 있다. 특히 최신 블랙웰 GPU를 활용해 초정밀 시뮬레이션 환경을 운영하며, 실제 설비 도입 전에 공정 조건을 검증하는 Virtual Commissioning 체계를 강화하고 있다고 전했다.
LG전자는 이러한 디지털 전환을 바탕으로 AI가 물리적 생산공정에 직접 개입하는 '피지컬 AI 제조 환경'을 단계적으로 확대 중이다. 스마트팩토리를 넘어 AI가 설비의 이상을 감지하고 공정 변수를 스스로 조정하는 자율형 공정관리 체계를 구현하는 것이 목표다.
AI 인프라 분야에서도 협력이 이어진다.
LG전자는 엔비디아와 함께 액체냉각 CDU(냉각수분배장치) 인증을 추진하며, 열회수 시스템과 고효율 직류(DC) 전력 솔루션을 결합한 친환경 데이터센터 냉각 기술을 상용화하고 있다. 이를 통해 AI 데이터센터의 에너지 효율을 극대화하고 탄소 저감형 인프라 전환을 앞당긴다는 계획이다.
로보틱스 부문에서는 엔비디아의 Isaac GR00T 기반 피지컬 AI 로봇 모델을 자체 개발 중이다. 가전·전장·산업설비 등 다양한 영역에서 축적된 데이터를 학습 데이터로 활용해 로봇이 환경을 스스로 인식하고 동작을 제어하는 자율형 로봇 시스템을 구현하고 있다고 밝혔다.
이와 함께 LG AI연구원은 엔비디아와 협력해 대규모 언어모델 '엑사원(EXAONE)'을 산업계와 학계에 개방하고, 이를 통해 AI 오픈이노베이션 생태계를 확장하고 있다고 전했다.
유우진 LG전자 오픈이노베이션 상무는 "엔비디아와의 협력을 통해 디지털트윈·데이터센터·로보틱스 등 핵심 기술의 산업화 속도를 높이겠다"고 말했다.
◇ 정부, 국가 AI 인프라 구축 본격화
한국 정부는 엔비디아와 협력해 5만 대 규모의 최신 GPU 인프라를 국가 AI 컴퓨팅 센터와 민간 클라우드 사업자(NHN·카카오·네이버클라우드 등)에 단계적으로 배치한다고 발표했다.
이는 AI 주권을 확보하기 위한 '소버린 AI 인프라' 전략의 일환으로, 공공·연구기관뿐 아니라 산업계 전반이 활용할 수 있는 국가급 AI 컴퓨팅 허브를 구축하는 것이 핵심이다.
정부는 향후 수년 내 인프라 규모를 25만 대 이상으로 확충해 자동차·반도체·조선·에너지 등 주력 산업의 AI 학습·검증·운용 전 과정을 지원할 계획이라고 밝혔다.
이와 함께 정부는 엔비디아·삼성전자·현대차그룹 등과 협력해 '국가 물리 AI 클러스터'를 조성한다. 이는 자율주행·로보틱스·제조 AI를 하나의 물리 네트워크로 통합하는 프로젝트로, 국내 기업의 AI 팩토리와 연동돼 산업별 데이터·모델·인프라를 공동 활용할 수 있는 생태계를 구축하는 것이 목표다.
배경훈 과학기술정보통신부 장관은 "AI가 더 이상 단일 기술이 아니라 국가 산업의 근간이 되는 시대로 접어들었다"며 "정부와 민간이 함께 구축하는 이번 인프라는 대한민국이 '세계 3대 AI 강국'으로 도약하기 위한 산업·기술 토대가 될 것"이라고 말했다.
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