[테크인사이드] 공상과학이 현실로?...'야심만만' 우주 AI 데이터센터의...

[디지털투데이 황치규 기자] 빅테크 기업들이 우주 위성을 이용해 태양 에너지를 지구에 필요한 AI 컴퓨팅에 활용하려는 야심만만한 아이디어를 구체화하는데 속도를 내고 있다.

일론 머스크는 스페이스X 미래 전략을 우주에서 AI데이터센터를 운영하는 것 중심으로 다시 재편했고 아마존 창업자 제프 베조스가 이끄는 블루 오리진도 같은 비전을 강조하고 있다. 구글과 플래닛 랩스는 인공위성이 어떻게 AI컴퓨팅 시스템을 운영하는지에 대한 테스트를 진행 중이다.

구글이 우주에 데이터센터를 구축하는 '프로젝트 선캐처'(Project SunCatcher) 추진을 위해 스페이스X 등과 협의에 들어갔다. 구글은 자체 텐서처리장치(TPU)를 탑재한 태양광 기반 위성 네트워크를 구축해 이른바 '궤도 AI 클라우드'를 만드는 방안을 검토하고 있다.

엔비디아는 최근 ‘우주 궤도 데이터센터 시스템 아키텍트’라는 미래에나 있을 법한 직무 관련 채용 공고를 냈다.

AI 컴퓨팅 작업을 우주 궤도로 넘기는 시나리오는 AI 확산 속에 관련 인프라 수요가 급증하는 상황에서 더욱 주목 받는 모양새다.

AI 개발사들은 데이터센터 금지 시도 등 지구에서 직면하는 장애물들에 구애 받지 않고 AI 규모를 키울 수 있지만 야심만만한 시나리오를 현실화하기는 아직은 만만치 않다.

월스트리트저널(WSJ) 최근 보도에 따르면 우주 궤도에서 데이터센터를 운영하려면 방사능 처리부터 로켓 기술에 이르기까지 다양한 분야에 걸쳐 기술적 진전이 요구된다. 가장 큰 과제 중 하나는 막대한 비용을 들이지 않고 이들 장비를 대량 생산해 발사하는 것이다. 이와 관련해 일부 엔지니어들은 경제성이 없다고 보고 있으며, 여전히 해결되지 않은 질문들도 많다고 WSJ은 전했다.

우주에서 AI데이터센터를 돌리려면 AI 칩을 대규모로 탑재한 위성들을 구축해야 한다. AI 컴퓨팅 시스템을 돌릴 전기를 생산하는 태영광 패널로 필요하다. 이들 위성은 태양광 노출을 극대화하기 위해 지구 극지방 상공을 지나는 궤도로 비행할 것으로 보인다고 WSJ은 전했다.

위성들은 수십년 간 태양광을 활용해 운영돼왔다. AI를 위한 위성을 구축하려면 이같은 기술을 보다 대규모로 확장할 필요가 있다.  한 추정치에 따르면 국제우주정거장이 생산하는 전력은 첨단 AI 칩 약 100개를 가동할 정도에 불과하지만 우주 데이터센터는 수많은 위성 안에 탑재된 수천~수만 개 규모 칩을 구동할 전력을 생산해야 할 수도 있다고 WSJ은 전했다.

이와 관련해 초대형 태양광 어레이가 주목 받고 있다. 로켓랩 최고경영자 피터 벡은 올해 초 투자자들에게 “수 킬로미터 규모 태양광 어레이가 필요하다”고 말했다.

태양광 에너지를 확보하는 것은 어떻게 해결을 한다고 해도 열을 관리하는 건 여전히 난제로 꼽힌다. 우주는 춥고 진공상태다. 그런 만큼 AI 위성들은 AI 칩이 지속적으로 돌아갈 수 있도록 온도를 통제할 첨단 시스템이 필요하다. AI 칩이 열을 방출하는 상황에서 위성 냉각 상태를 유지하는 것은 우주 데이터센터 비용 경쟁력을 지상 인프라 수준으로 맞추는 데 큰 장애물이라고 WSJ은 전했다.

AI 위성들은 칩에서 발생하는 열을 제거하기 위해 라디에이터들을 사용할 것이지만, 보다 큰 라디에이터와 열 방출 지원하는 장비는 위상 무게가 늘어나는 결과로 이어진다. 대형 라디에이터는 고장 가능성이 더 많아 비용도 비싸질 수 있다고  WSJ이 우주 기술 컨설턴트인 산타니 라오를 인용해 전했다.

일본 IT미디어에 따르면, 우주 공간은 차갑다는 인식과 달리 진공 환경에서는 열을 외부로 방출하는 방식이 제한돼 고발열 컴퓨팅 장비 냉각이 오히려 어려울 수 있다. 우주 데이터센터 핵심은 우주가 차갑다는 사실이 아니라 열을 다루는 방식이다. 지상에서는 공기와 물을 이용해 열을 외부로 방출하지만, 우주는 고진공 상태이기 때문에 전도와 대류를 활용할 수 없고 사실상 복사 방식에 의존해야 한다. 이로 인해 외부 온도가 낮다는 점만으로 냉각을 둘러싼 진입 장벽이 낮아지지는 않는다는 지적이다.

AI 위성들 간, 또 우주와 지상 간 데이터를 안정적으로 전송하는 것도 고난도 엔지니어링이 필요한 영역이다. '우주 레이저’로 알려진 옵티컬 링크(Optical links)는 위성 간 데이터를 전송하는데 사용될 수 있지만 막대한 에너지를 필요로 하며 데이터를 많이 보낼 수록 많은 에너지가 요구된다고 WSJ은 전했다.

이외에도 우주에서 데이터를 전송하려면 위성에 탑재된 레이저 장치 방향을 정밀하게 제어해야 하는데, 우주 데이터센터 규모를 고려하면 매우 어려운 작업이 될 것이란 지적이다. 지구와 통신도 또 다른 문제로 꼽힌다. WSJ은 애리조나 주립대학 다니엘 블리스 공대 교수를 인용해 "현재 제안되는 많은 우주 데이터센터 구상은 데이터를 지상으로 보내기 위해 무선 주파수(RF)를 사용하는 방식을 상정하고 있지만 RF 대역이 전송할 수 있는 데이터 양에는 한계가 있다"고 전했다.