AI의 전기 (9) — Google 선캐처, 궤도에 오른 TPU 4개

8탄까지 본 것은 땅 위에서 AI 데이터센터에 전기를 공급하는 방법이었습니다. 구글은 다른 선택지를 시험하기 시작했어요. 태양빛이 거의 끊기지 않는 궤도에 AI 칩을 올려, 전력과 냉각을 우주에서 해결할 수 있는지 보는 실험입니다.

AI 의 전기 (8) — Google 이 핀란드 원전 절반을 22년 사들였습니다

Project Suncatcher 공식 키 아트 — 출처: Google

사건 경과

구글은 10월 1일 Project Suncatcher의 첫 시제 위성이 궤도에 올랐다고 발표했습니다. 위성 영상 기업 Planet과 함께 만든 위성으로, SpaceX의 공유 발사 임무 Transporter-18에 실려 반덴버그 우주군 기지에서 Falcon 9으로 발사됐어요. 구글은 위성과 교신해 정상 작동을 확인했다고 밝혔습니다.

위성 내부 이름은 MVP, 냉장고 크기
Trillium 세대 TPU 4개 탑재, 태양전지 약 1kW
수 주 동안 발사 충격·방사선·온도 변화에서 TPU가 버티는지 측정
근거 연구는 학술지 Joule에 동료 심사를 거쳐 게재

TPU(텐서 처리 장치)는 구글이 AI 연산용으로 직접 설계하는 칩이에요. Trillium은 6세대 TPU로, 구글 클라우드에서 TPU v6e라는 이름으로 쓰입니다.

수치 풀이

Trillium TPU 방사선 시험 누적 선량 차트 — 출처: Google Suncatcher 논문 기반 자가 렌더

저궤도에서 칩에 영향을 주는 것은 누적 방사선이에요. 구글 연구팀은 UC Davis에서 67MeV 양성자 빔을 Trillium TPU에 쏘며 AI 작업을 실행했습니다.

고대역폭 메모리(HBM)는 5년 예상치의 약 2.7배에서야 이상을 보였고, 최대 시험 선량에서도 칩이 멈추는 고장은 없었어요. 다만 메모리 오류는 시험 조건에서 약 50rad마다 한 번 발생했고, 논문은 추론에는 감당할 수 있지만 학습 작업에 주는 영향은 더 연구해야 한다고 적었습니다.

구글이 선택한 궤도는 고도 약 650km의 새벽-황혼 태양동기궤도예요. 이 궤도에서는 태양전지가 거의 계속 빛을 받아 지상보다 최대 8배 많은 전력을 생산합니다.

경제성 계산

Suncatcher 논문 Figure 4 SpaceX 발사 단가 추이 — 출처: Google

우주 데이터센터의 비용을 좌우하는 값은 발사 단가입니다. 논문은 SpaceX가 쏘아 올린 누적 질량이 두 배가 될 때마다 kg당 가격이 약 20%씩 하락했다고 분석했어요. Falcon Heavy의 최저가는 아직 kg당 약 224만 원(1,600달러) 안팎입니다.

이 추세가 이어지면 2035년 무렵 저궤도 발사 단가가 kg당 28만 원(200달러) 아래로 하락할 수 있다는 것이 논문의 계산이에요. 그러려면 Starship이 1년에 약 180번 발사돼야 합니다.

1kW 1년 전력 비용 지상·우주 비교 차트 — 출처: Google Suncatcher 논문 기반 자가 렌더

발사 단가가 kg당 28만 원(200달러)이 되면 궤도에 태양전지 1kW를 올려 1년 쓰는 비용은 약 113만 원(810달러)으로 계산됩니다. 미국 지상 데이터센터가 1kW에 1년 내는 전력 비용은 지역과 전력 효율에 따라 80만~420만 원(570~3,000달러)이에요. 우주 비용이 지상 비용 범위와 겹친다는 계산이지, 더 싸다는 뜻은 아닙니다.

남은 과제

위성 간 연결

지상 데이터센터는 칩끼리 광케이블로 연결됩니다. 우주에서는 위성 사이를 레이저로 연결해야 하고, 구글은 실험실에서 양방향 1.6Tbps를 기록했어요. 그만한 대역폭을 확보하려면 위성들이 100~200m 간격을 유지하며 비행해야 하고, 논문은 반경 1km 안에 81기를 모은 구성을 계산했습니다.

열과 설계

우주에는 공기가 없어 열을 복사로만 방출해야 합니다. 논문은 방열과 시스템 통합을 큰 공학 과제로 꼽았고, 장기적으로 스마트폰처럼 여러 부품을 한 칩에 통합하는 설계가 필요할 수 있다고 적었어요.

규모

The Register는 논문의 비용 목표를 맞추려면 Starship 발사 약 1,800번과 부품 100배 재사용이 필요하다고 정리했습니다. 연구팀도 여러 단계의 과제를 해결해야 한다고 인정했어요.

배경과 국내 접점

1탄에서 본 대로 미국 데이터센터는 전력망 접속을 몇 년씩 기다리고, 8탄의 구글은 기존 원전 전력을 22년 단위로 확보했습니다. 선캐처는 전력망 자체를 거치지 않는 선택지를 시험하고 있어요. 구글은 2025년 11월 이 구상을 처음 공개하며 2027년 초까지 Planet과 시제 위성을 올리겠다고 했는데, 일정보다 먼저 첫 위성을 쏘았습니다.

국내에서는 한화가 7월 3일 2040년까지 우주항공·AI에 55조 원을 투자한다고 발표했고, 이 가운데 한화시스템이 약 20조 원을 SAR 위성·저궤도 통신망과 함께 우주 AI 데이터센터 확보에 쓰겠다고 밝혔습니다. 우주 데이터센터의 구체적인 일정·규모는 공개되지 않았어요.

앞으로 주목할 점

수 주 안에 나올 궤도 데이터: TPU가 실제 우주 방사선·온도에서 지상 시험과 같은 결과를 보이는지
다음 단계 위성 2기: 구글이 언급한 위성 간 레이저 연결 시험의 발사 시점
Starship 발사 횟수: 논문의 비용 전제를 좌우하는 값