구글, 인공지능 칩을 처음 우주로 보내다
구글이 자체 개발한 인공지능 칩을 실은 위성 시제품을 우주로 발사했습니다. 위성은 플래닛 랩스가 제작했으며, 스페이스엑스의 로켓에 실려 캘리포니아에서 출발했습니다. 구글이 첨단 연산용 칩을 우주에서 시험하는 것은 이번이 처음입니다.
이번 시험의 핵심은 구글의 텐서 처리 장치가 우주에서도 제대로 작동하는지 확인하는 것입니다. 텐서 처리 장치는 인공지능 계산을 빠르게 수행하도록 만든 전용 칩으로, 그래픽 처리 장치와 경쟁하는 제품입니다. 인공지능 모델을 실행할 때는 칩에 전력을 안정적으로 공급하고, 뜨거워진 칩의 열을 관리하며, 계산 과정에서 오류가 생기는지도 살펴야 합니다.
구글의 목표는 지상 시험만으로는 확인하기 어려운 우주 환경에서 칩이 실제로 얼마나 안정적으로 작동하는지 검증하는 것입니다.
짧은 가동으로 전력과 열 문제를 점검
위성이 본격적으로 운용되면 탑재 칩은 한 번에 약 15분씩 작동할 예정입니다. 칩을 계속 켜 두면 위성의 전력 공급 장치와 열 관리 장치에 큰 부담이 생길 수 있기 때문입니다. 이번 위성은 첨단 연산을 위해 특별히 설계된 장비가 아니라, 기존 위성 플랫폼을 바탕으로 만들어진 시험용 기체입니다.
우주에서는 지상처럼 공기가 움직이며 열을 옮겨 주지 않습니다. 컴퓨터나 자동차처럼 뜨거워지는 장비의 열을 공기와 접촉시켜 식히기 어려워, 열을 밖으로 방출하는 별도의 설계가 필요합니다. 따라서 칩 자체가 계산을 잘하더라도 전력과 열을 충분히 관리하지 못하면 오랫동안 작동하기 어렵습니다.
구글은 다음 단계로 더 강력한 연산 장비를 갖춘 위성 두 기를 만들고 있습니다. 두 위성은 내년에 발사하는 것을 목표로 하며, 레이저 통신으로 서로 데이터를 주고받는 기술을 시험할 계획입니다. 레이저 통신은 빛을 이용해 정보를 전달하는 방식으로, 여러 위성이 긴밀하게 계산을 나눠 수행하는 데 중요한 기반이 될 수 있습니다.
위성 여러 대가 하나의 컴퓨터처럼 일할 수 있을까
구글이 궁극적으로 그리는 모습은 위성 한 대가 혼자 계산하는 형태가 아닙니다. 약 81기의 위성이 가까운 궤도에서 함께 움직이며 작업을 나눠 처리하는 대규모 연산망을 구상하고 있습니다. 지상의 데이터센터에서 여러 컴퓨터를 연결해 거대한 작업을 처리하듯, 궤도에서도 위성들이 병렬로 계산하는 방식입니다.
다만 위성 간 연결 속도와 지연 시간은 매우 중요합니다. 지연 시간은 정보를 보낸 뒤 응답이 돌아오기까지 걸리는 시간이며, 여러 장비가 자주 데이터를 주고받는 작업에서는 지연이 길수록 전체 계산이 느려질 수 있습니다. 구글은 지금 가능한 작업만 보는 것이 아니라, 앞으로 몇 년 사이 인공지능 분야에서 요구될 더 큰 규모의 계산을 염두에 두고 있다고 설명했습니다.
발사 비용을 낮추려면 스타십의 대량 운항이 필요
궤도 데이터센터를 실제로 구축하려면 많은 장비를 우주로 올려야 합니다. 구글이 공개한 연구 자료는 우주로 컴퓨터를 보내는 데 필요한 비용과 발사 횟수를 분석했으며, 우주 접근 비용이 시간이 지나면서 낮아질 수 있다는 가정을 제시했습니다. 다만 이 분석은 사업성이 확정됐다는 뜻이 아니라, 기술과 발사 가격이 특정한 경로로 발전할 경우를 살펴본 것입니다.
연구진은 스페이스엑스가 로켓을 반복해서 개발하고 운용하며 발사 가격을 낮춰 온 흐름을 바탕으로, 2035년에는 킬로그램당 약 200달러에 가까운 발사 비용이 가능할 수 있다고 봤습니다. 킬로그램당 가격은 위성이나 장비를 우주로 보내는 비용을 무게로 나눈 값입니다. 이 비용이 낮아지면 큰 장비를 여러 차례 발사해야 하는 데이터센터 구축 부담도 줄어들 수 있습니다.
하지만 그 수준의 가격을 달성하려면 스타십이 대규모 화물을 반복해서 궤도에 운반해야 합니다. 연구 자료의 계산은 약 37만 톤의 화물을 발사하는 규모를 상정합니다. 한 번에 200톤을 실어 나른다고 가정하면 약 1,800회 발사가 필요하고, 이를 10년 동안 달성하려면 연평균 약 180회 발사해야 합니다.
이 수치는 스타십이 매번 최대 적재량을 실어 나르고, 계획한 발사 빈도를 꾸준히 달성한다는 가정에 기반합니다. 실제 운항 횟수와 비용은 로켓의 개발 상황과 발사장 운영, 안전 요건에 따라 달라질 수 있습니다.
현재의 발사 실적과 큰 차이
연평균 180회 발사는 지금까지의 운항 실적과 상당한 차이가 있습니다. 스타십은 현재까지 1년에 다섯 차례를 넘겨 비행한 적이 없으며, 대규모 화물을 실어 정기적으로 운항하는 단계에도 이르지 못했습니다. 따라서 구글이 제시한 발사 횟수는 이미 확보된 능력이 아니라, 로켓의 성능과 생산 속도가 크게 향상돼야 가능한 장기 목표입니다.
스페이스엑스의 최고경영자 일론 머스크는 스타십이 2029년에는 한 시간 간격으로 비행할 수 있다는 구상을 언급한 바 있습니다. 그러나 기업 경영진의 목표와 실제 달성 성과는 구분해서 볼 필요가 있습니다. 로켓을 자주 발사하려면 기체를 빠르게 생산하는 것뿐 아니라, 발사 시설과 정비 체계, 허가 절차, 사고 대응 능력도 함께 확충해야 합니다.
방사선 시험에서는 가능성을 확인
우주 데이터센터의 또 다른 난관은 방사선입니다. 지구의 대기와 자기장은 우주에서 날아오는 일부 고에너지 입자를 막아 주지만, 궤도에 있는 전자 장비는 이런 보호를 덜 받습니다. 방사선은 칩의 내부 회로에 오류를 일으켜 계산 결과를 바꾸거나 장비 작동을 방해할 수 있습니다.
구글은 입자 가속기를 이용해 칩에 방사선을 쏘는 시험을 진행했습니다. 처음에는 실제 위성에서 칩이 놓일 구조보다 더 강한 보호를 받는 배치로 시험했다는 사실을 확인해, 시험 조건을 바꾸고 다시 검증했습니다. 바뀐 조건에서는 칩의 논리 회로에서 오류가 조금 더 나타났지만, 일반적인 추론 작업을 수행하는 데는 문제가 크지 않을 것으로 보고 있습니다.
추론은 이미 학습을 마친 인공지능 모델이 질문에 답하거나 이미지를 분석하는 과정입니다. 반면 학습은 많은 데이터를 이용해 모델의 능력을 새로 익히고 조정하는 작업으로, 훨씬 많은 칩을 오랜 시간 함께 가동해야 할 수 있습니다. 구글 측은 일반적인 추론에서는 오류가 매우 드물 것으로 보지만, 수천 개의 칩을 수개월 동안 돌리는 초대형 학습 작업에는 오류가 더 큰 문제가 될 수 있다고 밝혔습니다.
위성의 수명과 신뢰성도 관건
구글은 위성이 약 5년 동안 운용되는 기간에 대규모 추론 작업을 처리할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 그러나 칩 한 개의 오류율이 낮더라도 수많은 칩을 연결해 오래 작동시키면 작은 오류가 누적될 수 있습니다. 이를 막으려면 오류를 찾아내고 다시 계산하는 소프트웨어와 고장 난 장비를 우회하는 시스템도 필요합니다.
위성 데이터센터가 현실화되려면 칩의 성능만으로는 충분하지 않습니다. 발사 비용, 전력 공급, 열 방출, 위성 간 통신, 방사선 내성, 장비 교체와 폐기 문제를 함께 해결해야 합니다. 특히 고장 난 위성을 지상 데이터센터처럼 기술자가 직접 방문해 수리할 수 없다는 점은 설계 단계부터 고려해야 할 차이입니다.
지상 데이터센터를 대체하기보다 새로운 선택지
우주에서 컴퓨터를 운영하면 태양광을 활용할 수 있고, 특정 임무에서는 지상과 다른 방식으로 데이터를 처리할 가능성이 있습니다. 하지만 위성에 장비를 싣고 발사하는 비용이 들며, 데이터를 지상으로 보내려면 통신망도 필요합니다. 우주 데이터센터가 지상 시설보다 항상 싸거나 효율적이라고 단정하기 어려운 이유입니다.
따라서 초기에는 모든 인터넷 서비스의 계산을 우주로 옮기기보다, 위성에서 얻은 데이터를 궤도에서 먼저 분석하거나 우주에서 처리하는 것이 유리한 작업을 찾는 방식이 더 현실적일 수 있습니다. 예를 들어 지구 관측 위성이 촬영한 방대한 사진 가운데 산불이나 홍수의 징후가 담긴 장면을 우주에서 먼저 골라내면, 지상으로 내려보내야 할 데이터의 양을 줄일 수 있습니다. 다만 이런 활용 역시 통신 속도와 비용, 분석의 정확성에 따라 실효성이 달라집니다.
구글의 이번 시험은 우주 데이터센터가 곧바로 등장한다는 선언이라기보다, 그 구상을 이루는 구성 요소를 하나씩 검증하는 초기 단계입니다. 칩이 우주에서 작동하는지 확인하고, 위성끼리 통신하며 계산을 나눌 수 있는지 시험한 뒤, 발사 비용이 충분히 낮아지는지를 지켜봐야 합니다. 결국 궤도 데이터센터의 실현 여부는 인공지능 칩의 성능뿐 아니라 스타십이 실제로 얼마나 자주, 안정적으로, 저렴하게 화물을 운반할 수 있는지에 달려 있습니다.
