머스크의 우주 데이터센터, 4대 장벽 넘어야

일론 머스크가 이끄는 스페이스X가 내년 말 우주 데이터센터 가동을 목표로 속도를 내고 있지만 업계 전문가들은 실제 대규모 상용화는 2030년대에나 가능할 것으로 전망하고 있다.

지상 데이터센터의 전력과 부지 문제를 우회할 수 있다는 장점에도 진공 상태에서의 냉각과 우주 방사선, 빠르게 구형이 되는 인공지능(AI) 반도체, 대용량 데이터 전송, 초대형 시설을 가동할 전력 확보라는 난제를 먼저 풀어야 하기 때문이다.

CNBC는 스페이스X가 추진 중인 우주 데이터센터가 AI 인프라의 새로운 개척지가 될 가능성이 있지만 본격적인 상용화를 위해서는 최소 네 가지 주요 기술적 장벽을 넘어야 한다고 7일(현지시각) 보도했다.

머스크는 2027년 말 우주 데이터센터의 첫 발사를 목표로 하고 있다. 그러나 CNBC에 따르면 업계 전문가들은 시험적인 시설을 궤도에 올리는 것과 실제 대규모 데이터센터를 운영하는 것은 전혀 다른 문제라고 지적한다.

글로벌 자산운용사 뉴버거 버먼의 에블린 차우 포트폴리오 매니저는 CNBC와 인터뷰에서 “우주 데이터센터는 향후 10년의 일”이라고 평가했다.

그는 앞으로 4~5년 동안 상당한 규모의 위성 발사가 이뤄지고 이와 동시에 통신 인프라가 구축돼야 비로소 궤도 데이터센터의 본격적인 규모 확대를 논의할 수 있다며 이같이 전망했다.

우주·위성통신 산업 전문 조사·컨설팅 업체인 오비탈 게이트웨이 컨설팅의 창업자 블레인 커시오도 2030년대를 현실적인 시점으로 평가했다. 다만 그는 스페이스X가 과거에도 전문가들의 예상을 여러 차례 뛰어넘었다는 점을 경계해야 한다고 지적했다.

커시오는 “2010년대 후반 위성산업 전문가들에게 스페이스X가 2025년까지 위성 1만기를 발사할 수 있겠느냐고 물었다면 자신을 포함해 모두 불가능하다고 답했을 것”이라며 이같이 밝혔다.
머스크가 제시한 시간표가 지나치게 공격적이라는 평가가 우세하지만 스페이스X의 발사·위성 양산 능력을 감안하면 예상보다 빠르게 진전될 가능성을 완전히 배제할 수도 없다는 의미다.


CNBC에 따르면 첫 번째 장벽은 열이다.

지상 데이터센터는 액체 냉각 시스템 등을 이용해 GPU와 서버에서 발생하는 막대한 열을 제거한다.

그러나 진공 상태인 우주에서는 공기를 통한 열 전달이 불가능해 지상과 전혀 다른 냉각 방식이 필요하다.

차우는 “냉각은 엄청난 문제”라며 우주 데이터센터 장비가 방사선에도 견딜 수 있어야 한다고 지적했다.

우주에서는 고에너지 입자와 방사선에 지속적으로 노출되기 때문에 일반적인 지상용 데이터센터 부품을 그대로 사용할 수 없다.

막대한 연산량을 처리하면서 발생하는 열을 안정적으로 우주 공간으로 방출하고 동시에 GPU와 전자장비를 방사선으로부터 보호할 수 있어야 대규모 시설 운영이 가능하다.


두 번째 문제는 AI 반도체의 빠른 세대교체라는 지적이다.

우주 데이터센터를 만드는 데는 막대한 발사비와 제작비가 들어가지만 AI용 GPU의 성능은 짧은 주기로 빠르게 개선되고 있다.

커시오는 최첨단 데이터센터를 막대한 비용을 들여 우주에 올려도 불과 몇 년 뒤에는 장비 자체가 구형이 될 수 있다고 지적했다.

지상 데이터센터에서는 새로운 GPU가 등장하면 서버를 교체하거나 시설을 증설하는 것이 상대적으로 쉽다.

그러나 궤도에 있는 데이터센터에서는 새로운 장비를 발사하고 기존 장비를 교체·보수하는 과정 자체가 비용과 기술적 부담을 수반한다.

GPU 성능 향상 속도가 우주 인프라의 교체 속도보다 빠를 경우 막대한 자본을 투입한 데이터센터가 투자비를 회수하기 전에 경쟁력을 잃을 가능성도 있다.


세 번째 장벽은 데이터 전송이다.

우주에서 아무리 강력한 AI 연산 능력을 확보하더라도 처리한 정보를 지상의 이용자와 데이터센터에 빠르게 전달하지 못하면 상업적 가치가 크게 떨어진다.

레이저 통신 전문기업 트랜스셀레스티얼은 우주와 지상 사이에 대용량 데이터를 전송하는 기술을 개발하고 있다.

로히트 자 트랜스셀레스티얼 최고경영자(CEO) 겸 공동창업자는 “누구나 데이터센터를 만들 수 있지만 AI 시스템과 통신할 수 없다면 그 데이터센터는 쓸모가 없다”고 지적했다.

AI 데이터센터가 다루는 데이터 규모는 기존 위성통신과 비교하기 어려울 정도로 크다.

대량의 데이터를 지연 없이 지상으로 전송할 수 있는 광통신망과 위성 간 연결망이 함께 구축되지 않으면 우주 데이터센터의 연산 능력을 실제 서비스로 연결하기 어렵다는 의미다.


마지막 장벽은 전력이다.

자 CEO는 우주 데이터센터가 하이퍼스케일 수준에 도달하기까지 앞으로 5~7년이 더 걸릴 수 있다고 전망했다.

하이퍼스케일은 대형 클라우드·AI 기업들이 운영하는 초대형 데이터센터 수준의 연산 규모를 의미한다.

이 단계에 도달하면 태양광만으로 필요한 전력을 안정적으로 확보하기 어려울 수 있으며 원자력 발전까지 필요할 가능성이 있다고 그는 내다봤다.

이는 우주 데이터센터의 규모가 커질수록 단순히 서버와 GPU를 궤도에 올리는 문제가 아니라 우주에서 대규모 발전·냉각·통신 시스템을 동시에 운영해야 한다는 뜻이다.

머스크가 목표로 하는 2027년 말 첫 발사는 우주 데이터센터 시대의 출발점이 될 수 있다.

그러나 전문가들의 분석대로라면 첫 시설을 궤도에 띄우는 것과 지상의 초대형 AI 데이터센터를 대체할 정도로 규모를 키우는 것 사이에는 상당한 간격이 존재한다.

우주 데이터센터의 성패는 결국 로켓을 얼마나 많이 발사하느냐만으로 결정되지 않는다는 지적이다.

냉각과 방사선 대응, 급변하는 GPU의 교체 문제, 대용량 통신망, 초대형 전력 공급이라는 네 가지 난제를 얼마나 빠르고 경제적으로 해결하느냐가 머스크의 2027년 시간표가 현실이 될지, 아니면 업계 전망대로 2030년대의 사업이 될지를 가를 전망이다.


김현철 글로벌이코노믹 기자 rock@g-enews.com