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구글이 AI 데이터센터를 우주에 구축하는 ‘선캐처(Project Suncatcher)’ 프로젝트의 첫 번째 실증에 나선다. 

구글은 오는 10월1일(현지시간) 스페이스X의 팰컨9 로켓을 이용해 실험용 위성 ‘MVP’를 저궤도에 올리고, 실제 우주 환경에서 AI 칩이 정상적으로 작동하는지 확인할 예정이라고 발표했다.

이번 임무는 우주에 대규모 데이터센터를 바로 구축하는 것이 아니라 앞으로 우주 기반 AI 컴퓨팅이 가능한지를 확인하기 위한 시험이다. MVP에는 구글의 AI 전용 칩 TPU 4개가 탑재되며, 태양광 패널을 통해 1킬로와트(kW)의 전력을 공급받는다. 성능은 지상 데이터센터의 서버 한 대 정도에 해당한다.

위성은 지상에서 먼저 시험됐다. 캘리포니아 데이비스의 연구시설에서는 AI 작업을 수행하면서 방사선에 대한 내구성을 확인했고, 위성을 강하게 흔드는 진동 시험을 통해 발사 과정에서 칩과 부품이 견딜 수 있는지도 점검했다. 우주에서는 방사선으로 인해 반도체의 데이터가 0에서 1 또는 1에서 0으로 바뀌는 ‘비트 플립’이 발생할 수 있다. 칩을 주기적으로 재시작하는 방식으로 이런 오류를 복구할 수 있는지를 시험했다.

또 다른 핵심 과제는 발열이다. 지상에서는 팬을 이용해 서버의 열을 식힐 수 있지만 진공 상태인 우주에서는 공기를 이용한 냉각이 불가능하다. 구글은 열전도 소재와 히트파이프, 라디에이터를 이용해 칩에서 발생한 열을 우주로 방출하는 냉각 시스템을 개발했다. 다만 현재 실험 위성의 TPU는 약 15분 정도 작동한 뒤 냉각을 위해 중단해야 한다.

그럼에도 위성은 최대 6년간 궤도에 머물며 약 1년 동안 AI 작업을 수행할 수 있도록 설계됐다. 이번 시험에서는 간단한 AI 요청을 처리하면서 실제 우주 환경에서 하드웨어가 얼마나 안정적으로 작동하는지, 어떤 문제가 발생하는지를 확인할 계획이다.

이미 다음 단계도 준비하고 있다. 2027년에는 두 대의 위성을 추가로 발사해 위성 간 고대역폭 레이저 통신을 시험할 예정이다. 장기적으로는 80대 이상의 위성이 서로 연결돼 하나의 거대한 우주 데이터센터처럼 AI 연산을 수행하는 구상도 검토하고 있다.

우주 데이터센터가 주목받는 이유는 AI의 폭발적인 연산 수요와 전력 문제 때문이다. 우주에서는 태양광을 거의 지속적으로 활용할 수 있어 지상 데이터센터가 겪는 전력 확보와 토지 문제를 피할 가능성이 있다. 스페이스X와 스타클라우드 등 다른 기업들도 저궤도에 데이터센터를 구축하는 방안을 추진하고 있다.

하지만 상용화까지는 상당한 시간이 필요할 것으로 보인다. 위성을 우주로 보내는 비용과 대규모 위성 생산, 방사선과 냉각 문제 등 해결해야 할 과제가 많기 때문이다.

제임스 마니카 구글 연구 담당 수석부사장은 "솔직히 앞으로 몇 년 안에 유용하게 운영되는 것을 기대하지는 않는다"고 말했다. 이번 프로젝트가 구글의 자율주행차 연구처럼 "무언가가 실제로 등장하기까지 15년 정도 걸리는 장기 프로젝트가 될 수 있다"고 설명했다.

구글은 우주 데이터센터의 비용이 발사 비용 하락에 따라 2030년대 중반에는 지상 데이터센터와 비슷한 수준에 이를 수 있다고 보고 있다. 이번 MVP 실험은 그 가능성을 확인하기 위한 첫 단계다.

박찬 기자 cpark@aitimes.com