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[IT뉴스]우주에 AI데이터센터?… 복사냉각·데이터전송 등 기술 난제 산적[Science]

온카뱅크관리자

2026-04-27 09:41:06

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> ■ 스페이스X가 구상한 데이터센터… 왜 어려울까? 대용량 서버 돌리는 데이터센터 냉각 위해선 ‘물사용’ 부담 커져 100㎿급 센터 하루200만ℓ사용 태양 등진 심우주 극저온이지만 대류냉각 못해 열수송기술 필수 저궤도 설치돼도 통신연결 관건 
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 최근 증권가에서 뜨거운 관심을 받는 회사 중 가장 대표적인 회사는 일론 머스크의 우주개발 기업 스페이스X다. 수천 대의 위성을 저궤도에 올리는 스타링크 프로젝트와 그 위성들을 실어 나르기 위한 팰컨9 로켓, 팰컨9을 잇는 스타십과 화성 프로젝트 등 선두를 달리는 이 기업이 기업공개(IPO)를 준비하고 있기 때문이다.
 그런데 최근 스페이스X가 IPO 전 제출한 투자설명서에서 “궤도 기반 인공지능(AI) 컴퓨팅과 궤도 내, 달, 행성 간 산업화를 개발하려는 우리의 이니셔티브들은 초기 단계에 있다”며 “상당한 기술적 복잡성과 검증되지 않은 기술을 포함하고 있어 상업적 실현을 달성하지 못할 수도 있다”고 밝혔다. 또 AI 데이터센터에 대해 “혹독하고 예측 불가능한 우주 환경에서 운영되며, 이에 따라 장비 오작동이나 실패를 초래할 수 있는 광범위하고 독특한 우주 관련 위험에 노출될 것”이라고 설명했다. 자사의 투자 불확실성 중 하나로 AI 데이터센터를 우주에 올리는 프로젝트가 얼마나 어려운지 밝힌 것이다. 데이터센터를 우주로 보내려는 이유는 무엇이며, 이것이 어려운 원인은 무엇일까?
 ◇물 먹고 전기 먹는 데이터센터= AI 확산의 그늘은 이제 반도체를 넘어 데이터센터 자체로 번지고 있다. AI 데이터센터는 대규모 서버를 24시간 돌려야 하고, 고밀도 연산에서 나오는 열을 식히기 위한 냉각 설비도 상시 가동해야 한다. 수랭식 냉각이 확산되면서 물 사용 부담까지 커졌다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 미국에서 100㎿급 데이터센터 하나가 하루에 약 200만ℓ의 담수를 사용한다. 6500가구가 사용하는 양과 맞먹는 수준이다. IEA는 전 세계 데이터센터 전력 수요가 2025년 한 해에만 17% 급증했고, 2030년에는 2025년 대비 거의 두 배 수준인 950TWh 안팎까지 늘어날 것으로 봤다. 데이터센터가 더 이상 단순한 정보기술(IT) 시설이 아니라 전력·물·부지·냉각을 함께 잡아먹는 거대 인프라가 되고 있다는 뜻이다.
 문제는 부담이 전력요금 청구서에서만 끝나지 않는다는 점이다. 영국 케임브리지대 연구팀은 최근 논문을 통해 AI 데이터센터가 주변 지역의 온도를 끌어올린다고 밝혔다. 최근 20년간 고밀도 도시권 밖에 위치한 AI 데이터센터와 인근 지점 등 8472개 지점을 추린 뒤 문제 데이터와 이상치를 걷어 낸 6733개 지점을 분석 대상으로 추렸다. 도시 내에 위치하면 열원이 교란되기 때문이었다. 분석 결과 데이터센터 가동 이후 주변 지표면 온도(LST)는 평균 2.07도 상승했고 최대치는 9.1도에 달했다. 영향 범위도 적지 않았다. 연구팀은 논문에서 LST 상승 효과가 최대 10㎞까지 이어지고, 7㎞ 거리에서도 강도가 약 30% 수준으로 남아 있으며, 평균 월별 1도 상승 효과도 4.5㎞까지 측정된다고 봤다. 연구진은 반경 10㎞ 안에 거주하는 영향 인구를 최대 3억4300만 명 규모로 추산했다.
 ◇해법으로 떠오른 우주 데이터센터= 이 때문에 최근에는 데이터센터를 아예 지상 밖으로 올리려는 발상이 연구 과제로 떠오르고 있다. 태양광을 활용해 비교적 안정적으로 전력을 확보하고, 지상보다 유리한 환경에서 열 방출 문제를 풀 수 있다면 AI 인프라의 부담을 분산할 수 있다는 것이다. 특히 심우주는 태양을 등진 방향 기준으로 극저온 환경이 형성돼 열 관리 측면에서 잠재적 장점이 있다는 평가가 나온다.
 유럽우주국(ESA)은 위성들이 원시 데이터를 모두 지상으로 내리는 대신 우주 기반 데이터센터에서 먼저 처리한 뒤 핵심 결과만 지상으로 보내는 구상을 소개하며, 이런 공간 기반 데이터센터가 10∼20년 안에 현실이 될 수 있다고 전망했다. 구글이 지난해 밝힌 ‘프로젝트 선캐처’도 태양광 전력을 거의 연속적으로 받을 수 있는 궤도에서 텐서처리장치(TPU)를 실은 위성군을 광 링크로 연결해 우주에서 AI 연산을 키우는 구상이 핵심이다. 구글은 2027년 초 시험용 위성 2기 발사를 다음 단계로 제시했다.
 다만 우주 데이터센터를 만능 해법으로 생각하기는 아직 이르다. 우주가 차갑다고 해서 서버 열이 저절로 사라지는 것은 아니다. 우주에서는 공기로 식히는 대류 냉각이 불가해 결국 열을 열수송 장치로 모아 라디에이터 표면에서 복사 형태로 버려야 한다. 우주 데이터센터가 지상의 전력망·토지·물 부담을 일부 분산할 대안으로 검토되지만 당장 검증이 끝난 해법은 아닌 셈이다.
 ◇심우주 광통신도 문제= 우주에서 처리한 막대한 데이터를 다시 지구의 이용자에게 빠르게 보내기 위한 통신 기술도 관건이다. 저궤도 기반 우주 데이터센터라도 위성 간에는 데이터센터급 초고속 링크가 필요하고, 지상으로도 대용량 데이터를 내려보내야 한다. 구글은 선캐처 계획에서 우선 위성들을 광통신으로 연결하고 데이터센터 수준 성능을 내려면 위성 간 링크가 초당 수십 테라비트급까지 가야 한다고 봤다. 달·화성권처럼 거리가 더 멀어지면 문제는 한층 어려워진다.
 광통신은 기존 무선 주파수(RF) 통신과 달리 레이저를 이용해 데이터를 전달한다. RF가 넓게 퍼지는 반면 광통신은 수신기를 정밀하게 겨냥해 같은 조건에서 더 많은 데이터를 보낼 수 있다는 장점이 있다. 다만 수십만㎞ 떨어진 우주 공간에서 송수신을 정확히 맞춰야 하기 때문에 ‘포인팅·정렬·추적(PAT)’ 기술이 핵심 요건이다. 나사(미 항공우주국)는 광통신의 장점으로 더 높은 데이터율, 더 작은 단말, 더 낮은 전력 소모를 들면서도 천문학적 거리에서 레이저를 정확히 맞추는 PAT와 대기 간섭을 핵심 난제로 꼽는다. 기존 RF 통신만으로 데이터율을 높이려면 안테나 크기나 송신 전력을 키워야 하는데 이 같은 한계를 넘기 위해 나사 역시 광통신을 개발 중이다. 나사의 심우주 광통신(DSOC)은 2023년 발사된 소행성 탐사선 ‘프시케’를 통해 화성보다 먼 거리에서 통신에 성공하기도 했다.
 최근 귀환한 아르테미스 2호는 이 흐름을 달 임무로 끌어올렸다. 나사에 따르면 오리온의 광통신 시스템(O2O)은 달에서 4K 고화질 영상 전송이 가능하도록 설계된 광통신 체계다. 최대 260Mbps 하향 전송 능력을 갖춘 오리온은 실제 임무 중에는 100GB가 넘는 데이터를 지구로 내려보냈고 여기에는 고해상도 이미지도 포함됐다.
 구혁 기자
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