우주 데이터센터, 해결책인가 더 큰 문제인가

지구가 버티지 못한다면, 우주로 가면 되지 않을까?

100만 개. 올해 1월 스페이스X가 미국 연방통신위원회(FCC)에 제출한 신청서에 적힌 숫자다. 지구 궤도에 올릴 데이터센터 위성의 수. 단순한 야망이 아니다. AI 붐이 지구 전력망을 압박하고, 냉각수 수요가 지역 사회를 갈등으로 몰아넣는 지금, 이 아이디어는 공상과학이 아닌 진지한 산업적 제안으로 떠오르고 있다.

스페이스X만이 아니다. 아마존 창업자 제프 베이조스는 대규모 우주 컴퓨팅으로의 전환을 공개적으로 예고했다. 구글은 이르면 내년 80기의 데이터 처리 위성 시험 군집을 발사할 계획이다. 워싱턴주 스타트업 스타클라우드는 지난해 11월 엔비디아 H100 GPU를 탑재한 위성을 궤도에 올렸다. 고성능 AI 칩의 첫 번째 궤도 실험이었다. 이 회사는 2030년까지 지상 데이터센터 규모의 궤도 시설을 구축하겠다고 밝혔다.

아이디어는 매력적이다. 태양 동기 궤도에서는 태양광이 끊기지 않는다. 냉각수 없이도 열을 우주 공간으로 방출할 수 있다. 발사 비용은 계속 낮아지고 있다. 그렇다면 왜 아직 아무도 해내지 못했을까.

우주는 생각보다 뜨겁고, 위험하며, 좁다

첫 번째 장벽은 열이다. 역설처럼 들리지만, 우주는 데이터센터를 식히기에 그리 좋은 환경이 아니다. 지구에서는 공기와 물의 대류로 자연스럽게 열이 퍼진다. 진공 상태인 우주에서는 복사(radiation)만이 유일한 방법이다. 훨씬 비효율적이다. 게다가 태양광이 끊기지 않는 궤도에서는 장비 온도가 80°C 아래로 내려가지 않는다. 전자기기가 안정적으로 작동하기엔 너무 높은 온도다.

광고

광고주 모집

[email protected]

광고

오스트리아 우주기술 스타트업 Satellives의 CEO 릴리 아이힝어는 "우주에서의 열 관리는 근본적으로 거대한 문제"라고 말한다. 유럽 항공우주 기업 탈레스 알레니아 스페이스의 전 기술이사 이브 뒤랑은 냉매를 배관으로 순환시켜 위성 외부 방열판으로 열을 전달하는 기술이 이미 존재한다고 반론한다. 그가 주도한 2024년 타당성 연구는 2050년 이전에 기가와트급 궤도 데이터센터 구축이 가능하다고 결론 내렸다. 단, 태양광 패널 크기가 국제우주정거장보다 큰 수백 미터 규모여야 한다는 전제하에.

두 번째 장벽은 방사선이다. 지구 대기권과 자기권 밖에서 전자기기는 우주 방사선에 무방비로 노출된다. 고에너지 입자가 칩을 때리면 데이터가 손상되고, 시간이 지나면 성능이 저하되며, 심한 경우 칩 내 원자가 물리적으로 이탈해 영구 손상이 생긴다. 카네기멜론대 전기컴퓨터공학과 켄 마이 박사는 "칩만의 문제가 아니다. 메모리와 저장장치도 모두 취약하다"고 지적한다. 기존의 우주용 내방사선 칩은 수년간의 테스트를 거치고 성능은 최신 지상용 칩보다 몇 세대 뒤처진다. 엔비디아는 올해 3월 궤도 데이터센터용 GPU를 발표하며 시스템 수준의 방사선 내성을 구현했다고 주장했지만, 전문가들의 시선은 아직 신중하다.

세 번째 장벽은 공간이다. 저궤도(고도 2,000km 이하)에 안전하게 배치할 수 있는 위성 수는 최대 약 24만 기로 추정된다. 스페이스X의 스타링크 위성들은 이미 매년 수십만 번의 충돌 회피 기동을 수행하고 있다. 여기에 100만 기를 추가한다는 건 수학적으로 맞지 않는다. 궤도 재활용 스타트업 Lunexus Space의 그렉 비알 창업자는 "100만 개의 위성이 지구를 돌려면 사실상 독점 네트워크여야 한다"고 말한다. 더 나아가 위성을 5년마다 교체한다면, 대기권 재진입 잔해물이 지금의 하루 3~4개에서 3분에 1개 수준으로 늘어난다는 천문학자들의 경고도 있다. 오존층 손상과 지구 열수지 변화 가능성도 제기된다.

그래서, 한국 기업들은 어디에 서 있는가

이 흐름은 한국 산업계와 무관하지 않다. 삼성전자와 SK하이닉스는 세계 메모리 반도체 시장을 주도한다. 우주 데이터센터가 현실화된다면, 방사선에 강한 메모리 솔루션 수요는 새로운 시장을 열 수 있다. 이미 우주용 반도체는 고부가가치 틈새 시장이다. 반면 지상 데이터센터 냉각 솔루션이나 전력 인프라에 투자해온 기업들에게는 장기적 수요 변화가 리스크가 될 수 있다.

국내 AI 기업들의 시각도 다르다. 네이버나 카카오처럼 자체 데이터센터를 운영하는 기업들은 당장 우주로 갈 이유가 없다. 하지만 엔비디아 GPU를 탑재한 위성이 지구 관측 데이터를 궤도에서 직접 처리하고 결과만 내려보내는 방식이 보편화된다면, 위성 데이터 기반 서비스의 비용 구조가 바뀐다. 농업, 물류, 기후 모니터링 등에서 새로운 B2B 기회가 생긴다는 뜻이다.

발사 비용의 문제도 있다. 스페이스X의 스타십이 팰컨9 대비 6배의 탑재량을 약속하며 가격을 낮추는 방향으로 가고 있지만, 한국은 자체 발사 역량(누리호)을 갖추기 시작한 단계다. 우주 인프라 경쟁에서 발사 비용 주도권을 누가 쥐느냐는 단순한 기술 문제가 아닌 지정학적 문제이기도 하다.