AI 전력 해법 우주에서 찾는다…빅테크, '저궤도 센터' 구축 전쟁

우주가 인공지능(AI)의 연산 공간으로 재평가되고 있다. 빅테크들이 전력 부족, 발열 문제에 직면한 지상 AI 데이터센터 대신 우주에 데이터센터를 설치하는 방안을 본격 추진하면서다.

무슨일이야

월스트리트저널(WSJ)은 지난 10일(현지시간) “일론 머스크가 창업한 스페이스X가 스타링크 위성에 AI 연산 장비를 탑재해 우주 AI 데이터센터를 구축하는 계획을 추진 중”이라며 “아마존 창업자 제프 베이조스의 우주기업 블루 오리진도 1년 넘게 우주 데이터센터 기술 개발 전담팀을 운영하고 있다”고 보도했다. 우주 AI 데이터센터란 AI 연산 장치를 여러 저궤도(지상 200~2000㎞) 위성에 실어 데이터센터처럼 운영하는 기술이다. 여러 위성이 서로 연결돼 하나의 큰 컴퓨팅 센터처럼 협력해 연산을 수행하는 걸 목표로 한다. 브렛 존슨 스페이스X 최고재무책임자(CFO)는 지난 12일 보낸 주주 서한에서 스페이스X의 상장 추진 계획을 공개하며 “상장 후 확보된 자금을 스타십 우주선 발사 확대, 우주 내 AI 데이터센터 구축 등에 활용할 계획”이라고 밝혔다.

미 경제매체 CNBC도 최근 엔비디아가 투자한 스타트업 스타클라우드가 스페이스X 로켓으로 발사한 위성에 엔비디아 그래픽처리장치(GPU) H100을 탑재해 우주 궤도에서 AI 모델을 구동했다고 보도했다. 우주에서 AI 모델을 학습시킨 건 이번이 처음이다. 샘 올트먼 오픈AI 최고경영자(CEO)도 로켓 제조업체 스토크 스페이스에 접촉해 지분 투자를 통해 경영권을 확보하는 방안을 논의했다가 중단했다는 보도도 나왔다. 구글도 지난달 4일 AI 인프라를 우주로 확장하는 ‘프로젝트 선캐처(Project Suncatcher)’ 구상을 공개했다. 태양전지로 전력을 스스로 생산하는 소형 위성에 TPU(텐서처리장치) 같은 AI 칩을 넣어 위성들을 하나의 연산 네트워크처럼 연결하겠다는 구상이다.

업계에선 대규모 위성 운용과 반복 재사용 로켓 개발 경험을 모두 갖춘 스페이스X가 유리한 위치에 서 있다고 평가한다. 머스크 CEO는 스타링크 위성망과 차세대 대형 로켓 스타십을 결합해 우주를 새로운 AI 인프라로 확장하려는 구상을 갖고 있다. 스타십은 초대형 화물을 반복 재사용 방식으로 운반할 수 있어 향후 데이터센터 모듈을 통째로 우주에 올리는 역할을 맡게 된다. 머스크는 스타십이 안정화되면 우주 데이터센터 구축 비용이 지상과 크게 차이나지 않을 거라고 본다. 그는 지난달 열린 바론 캐피탈 컨퍼런스에서 “매년 100 기가와트(GW) 규모의 태양광 AI 위성을 쏘아 올리는 길이 열리고 있으며, 이는 대규모 AI를 가장 낮은 비용으로 구동할 수 있는 방식이 될 것으로 보인다”고 말했다.

왜 지금 우주에

AI 연산량이 폭증하면서 지상에 있는 데이터센터는 에너지와 부지, 냉각 문제라는 세 가지 구조적 한계에 부딪혔다. 시장 조사 기관 스테티스타에 따르면 글로벌 데이터 생성량은 올해 175제타바이트(ZB)에서 2035년 2142ZB까지 증가할 것으로 보인다. AI 모델이 커질수록 전력 소비와 냉각수 사용량도 폭발적으로 증가해, 일부 도시는 데이터센터 구축을 전력망 부담 때문에 보류하는 상황까지 벌어지고 있다.

우주는 지상과 달리 AI가 필요로 하는 3가지 조건을 모두 제공할 수 있다. 우주 저궤도에선 기상 영향 없이 태양광을 안정적으로 확보해 연산에 필요한 전력을 스스로 생산할 수 있고, 진공 상태에선 지상처럼 막대한 물을 쓰지 않고도 열을 우주 공간으로 직접 방출할 수 있다. 부지 제약 역시 사실상 없다. 제프 베이조스는 이에 대해 “우주에서는 24시간 끊기지 않는 태양 에너지를 쓸 수 있어 대형 AI 클러스터를 지구보다 훨씬 안정적으로 운영할 수 있다”고 말했다.

실현 가능성은

다만 우주 데이터센터는 아직 실증 단계에 진입하지 않은 극초기 기술이다. 발사 비용이 여전히 비싸 여러 기의 위성과 서버 모듈을 궤도로 올려야 하는 구조에서는 경제성 문제가 해결되지 않고 있다. 스페이스X가 재사용 로켓으로 비용을 낮추고 있지만, 우주 데이터센터가 현실화되려면 대형 모듈을 저렴하게 반복 발사할 수 있는 수준까지 비용이 더 내려가야 한다. WSJ는 “우주로 인프라를 옮기려면 발사 비용과 위성 비용이 충분히 내려가야한다”고 보도했다.

전문가들은 우주 환경을 견딜 수 있는 기본적인 시스템 안정성도 해결해야 한다고 지적한다. AI 칩과 장비는 강한 방사선, 온도차, 진동 등을 견뎌야 하는 ‘우주 인증(Space Qualification)’을 받은 적이 없어, 이에 맞는 패키징과 차폐 기술을 새로 개발해야 한다. 변강일 UNIST 전기전자공학과 교수는 “우주에서 쏟아지는 강한 입자와 방사선을 막으려면 장비를 금속으로 감싸는 방식이 가장 확실하지만, 모든 장비를 감싸면 무게가 크게 늘어 발사에 제약이 생긴다”며 “결국 필요한 부분만 최소한으로 보호막을 씌워(쉴딩) 우주 환경을 견딜 수 있다는 걸 입증하는 패키징 기술을 누가 먼저 확보하느냐가 핵심”이라고 말했다.

더중앙플러스 : 팩플

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권유진([email protected])