구글 '프로젝트 선캐처': TPU 탑재 위성 궤도 쏘아 올려 우주 AI 시험

지상 데이터센터가 전력 부족과 냉각수 문제로 골머리를 앓는 가운데, 구글이 우주 궤도로 눈을 돌렸습니다.

구글은 우주에 확장 가능한 머신러닝 인프라를 구축할 수 있는지 탐색하는 장기 프로젝트인 '프로젝트 선캐처(Project Suncatcher)'의 세부 내용을 공개했습니다. 위성 기업 플래닛(Planet)과 협력해 개발한 첫 프로토타입 위성은 스페이스X의 트랜스포터-18(Transporter-18) 라이드셰어 미션에 실려 발사되며, 궤도 환경에서 구글 TPU(텐서 처리 장치)가 실제로 어떻게 작동하는지 시험하게 됩니다.

100G 충격과 양성자 빔을 견뎌낸 칩

지구 저궤도로 올라가는 약 10분의 비행 시간 동안 위성은 중력가속도의 최대 10배에 달하는 하중과 강력한 진동을 겪습니다. TPU 칩과 같은 개별 부품은 순간적으로 50G에서 100G에 이르는 충격을 받기도 합니다. 연구팀은 3개 축 전체에서 로켓 발사 주파수를 모사한 진동 시험을 거쳐 하드웨어 내구성을 검증했습니다.

궤도에 도달한 뒤에는 방사선이 문제가 됩니다. 태양 활동과 우주선(cosmic ray)은 비트플립과 같은 연산 오류를 유발할 수 있습니다.

구글은 발사에 앞서 UC 데이비스 크로커 원자력 연구소의 양성자 빔 시설에서 트릴리움(Trillium) TPU를 테스트했습니다. AI 워크로드를 실행하는 상태에서 방사선을 쪼인 결과, 5년 동안의 우주 미션에서 받게 되는 총 전리선량을 넘어서는 수준에서도 칩이 정상적으로 버텨냈습니다.

공기 없는 우주에서의 냉각과 레이저 통신

방사선을 견디더라도 냉각이라는 또 다른 물리적 장벽이 남습니다. 대기가 없는 진공 상태에서는 공기 대류를 이용한 냉각이 불가능합니다.

작은 면적에 열이 집중되는 TPU 특성상 열을 제때 방출하지 못하면 과열로 고장 나기 쉽습니다. 구글은 히트파이프와 방열판(라디에이터)을 조합한 전용 냉각 시스템을 개발해 열진공 챔버에서 사전 시험을 마쳤으며, 이번 궤도 시험을 통해 실제 성능을 검증할 계획입니다.

향후 구글은 수십 개의 TPU를 탑재한 위성들을 성단 형태로 묶어 거대한 궤도형 AI 클러스터를 구축하겠다는 구상입니다. 이를 위해서는 위성 간 초고대역폭 레이저 통신이 필수적입니다. 수 마일 밖에서 움직이는 동전 크기의 표적을 맞히는 수준의 정밀도가 요구되며, 구글은 2027년에 두 대의 위성을 발사해 이 레이저 통신 기술을 본격 시험할 예정입니다.

왜 중요한가

지구 저궤도에서는 태양빛을 거의 끊김 없이 받을 수 있어 지상보다 최대 8배 많은 태양광 전력을 생산할 수 있습니다.

우리는 구글의 이번 행보가 지상 데이터센터의 전력 및 환경 규제 한계를 돌파하기 위한 매우 영리한 선제적 연구라고 봅니다. 지상에서는 전력망 확보와 수랭식 냉각을 둘러싼 사회적 갈등이 커지고 있는 반면, 우주 공간은 무제한에 가까운 태양 에너지를 제공하기 때문입니다.

물론 지금 당장 개발자나 엔터프라이즈 고객이 활용할 수 있는 단계는 아니며, 실제 서비스로 이어지기까지는 막대한 발사 비용과 궤도 유지, 유지보수 불가 등 넘어야 할 산이 많습니다. 하지만 진동, 방사선, 진공 냉각이라는 가장 기초적인 물리적 생존 조건을 하나씩 풀어가고 있다는 점에서 장기 인프라 경쟁의 방향성을 보여주는 중요한 지표로 평가할 수 있습니다.