中, 우주 기반 AI 슈퍼컴퓨팅 네트워크 구축 시동
美, 위성·클라우드 연계한 엣지컴퓨팅 실험 본격화
통신 지연·전력 소모 줄이는 우주 데이터센터 가시화

인공지능(AI) 데이터센터의 무대가 지구를 넘어 우주로 확장되고 있다. 중국은 AI 위성 2,800기 규모의 초대형 우주 컴퓨팅 클러스터 구축을 목표로 위성 간 초고속 레이저 통신과 실시간 연산 시스템을 결합한 독자적인 인프라 구동에 나섰다. 미국도 아마존·마이크로소프트(MS) 등 빅테크를 중심으로 클라우드와 위성 네트워크를 통합한 실시간 궤도상 컴퓨팅 체계를 실험하며 대응에 나섰다.

2,800개 규모의 AI 위성 네트워크 목표

22일(현지 시각) 사우스차이나모닝포스트(SCMP) 등 현지 언론에 따르면 지난 14일 중국항공우주기술공사(CASC)는 '스타 컴퓨트(Star Compute) 프로젝트'의 일환으로 주취안 위성발사센터에서 AI 위성 클러스터를 발사했다. 각 위성은 8억 개의 매개변수를 가진 AI 모델과 744 테라 연산(TOPS)을 처리할 수 있으며 전체 클러스터는 총 5 페타 연산(POPS) 처리 능력을 보유한다. 최종적으로는 1,000 POPS 달성을 목표로 한다.

보도에 따르면 중국은 2,800개 규모의 AI 위성 네트워크 구축을 목표로 하는 대규모 우주 컴퓨팅 네트워크 사업을 추진 중이며 이날 발사는 프로젝트의 첫 단계에 해당한다. 위성들은 최대 100Gbps의 레이저 통신을 활용해 연결되며, 30TB의 저장 용량을 공유한다. 이번에 발사된 위성들은 감마선 폭발을 감지하는 X선 편광 탐지기를 탑재했으며 3D 디지털 트윈 데이터를 생성해 재난 대응, 게임, 관광 등에 활용될 예정이다.

우주 기반 슈퍼컴퓨터는 단순히 통신 시간을 줄이는 것 이상의 이점을 제공한다. 현재 위성이 수집하는 데이터 가운데 실제로 지구로 전송되는 비율은 10% 미만에 불과하다. 수신 지상국과 지구 대역폭 한계 때문이다. 반면 궤도에서 실시간으로 데이터를 처리하면 방대한 원천 데이터를 즉시 분석해 요약본만 지상으로 보내 효율성이 크게 향상된다. 또한 태양광 전력으로 작동하며, 우주 공간에 열을 방출해 냉각 비용이 거의 들지 않는 장점도 있다.

아마존·MS, 우주 슈퍼컴퓨터 개발 추진

중국뿐 아니라 미국의 빅테크들도 우주 기반 슈퍼컴퓨터 프로젝트를 추진하고 있다. 아마존은 2018년 자사의 클라우드 플랫폼 AWS를 통해 '그라운드 스테이션(Ground Station)' 서비스를 출범했다. 이 시스템은 위성에서 수신한 데이터를 직접 AWS 인프라에 연결해 처리하는 것이 핵심이다. 2022년에는 이탈리아 위성 스타트업 디오빗(D-Orbit)과 협력해 위성 내에서 AI 연산을 수행한 뒤 핵심 정보만 지상으로 전송하는 실험을 진행했다. 연산 부담을 궤도상에서 분산 처리함으로써 통신 지연과 비용을 줄이는 방식이다.

마이크로소프트(MS)도 클라우드 기반 우주 컴퓨팅 시장에 뛰어들었다. MS는 2020년 9월부터 추진해 온 ‘애저 오비탈(Azure Orbital)’ 프로젝트를 통해 위성 네트워크와 자사 클라우드 인프라를 통합하는 전략을 구사하고 있다. 2022년에는 스페이스X의 스타링크와의 연계를 강화해 지구 전역에 고속 데이터 접근성을 확보하는 동시에 위성 기반 실시간 분석 역량도 강화했다. 2023년 이후에는 우주에서 AI가 직접 데이터를 분석하고 판단하는 구조를 본격화하면서 국방·재난·기후 등 다양한 분야로 영역을 확장하고 있다.

미국 우주군 산하 스페이스웍스(Spacewerx)는 고성능 위성 컴퓨팅과 엣지 컴퓨팅 기술을 활용해 위성 간 네트워크와 정보 분석 자동화 역량을 강화하고 있다. 지난해에는 위성 수명 연장, 궤도 내 정비, 부품 재활용 등 다양한 임무에 대한 시뮬레이션을 진행했고 현재는 우주 환경에서 AI·머신러닝 알고리즘을 직접 실행하고 실시간으로 데이터를 처리하는 플랫폼을 개발 중이다. 해당 플랫폼은 엣지 컴퓨팅 기술을 기반으로 은 중앙 서버를 거치지 않고 분산된 서버에서 데이터를 즉시 처리해 데이터 전송 지연과 용량 부담을 크게 줄여 준다.

'해저 데이터센터' 개발 프로젝트도 시작

한편, 해저 공간을 활용한 데이터센터 구축 시도도 활발하다. 중국의 해저 데이터센터 프로젝트는 2021년 광둥성 주하이에서 첫 해저 빅데이터 캐비닛을 시범 운영하며 시작됐다. 이후 2023년 3월 하이난성 링수이 해안에 길이 18m, 지름 3.6m의 캡슐형 구조를 갖춘 첫 번째 데이터센터 모듈이 설치돼 본격적인 가동에 들어갔다. 이 모듈은 400대 이상의 고성능 서버를 탑재할 수 있으며, 해수를 자연 냉각원으로 활용해 지상 데이터센터 대비 에너지 비용을 최대 60% 절감해 준다.

올해 2월에는 해당 수중 컴퓨팅 클러스터에 새로운 데이터센터가 추가됐다. 해당 센터는 만 대 이상의 고성능 게임용 PC를 동시 가동하는 수준의 연산 능력을 보유한 것으로 알려졌다. 현재까지 9~10개 기업이 이 해저 데이터센터 인프라를 활용하기 위한 계약을 체결했으며 하이클라우드, 하이랜더 등 중국 IT·해양 전문기업들이 운영을 담당하고 있다. 현재 해저 데이터센터는 AI 챗봇 ‘딥시크’ 등 실제 서비스에 적용되고 있으며, 초당 7,000건의 AI 쿼리를 처리할 수 있는 수준의 성능을 자랑한다.

미국에서는 마이크로소프트가 2015년부터 ‘프로젝트 나틱(Project Natick)’을 통해 해저 데이터센터 가능성을 연구해 왔다. 2015년부터 해저 데이터센터의 가능성을 탐구하기 시작해, 2018년에는 스코틀랜드 앞바다에 12m 길이의 컨테이너형 데이터센터를 설치하고 실제 운영에 들어갔다. 바닷물의 자연 냉각 효과를 활용해 전력 소모를 줄이고, 서버 고장률도 육상보다 낮다는 결과를 얻는 등 친환경성과 안정성을 입증했다. 그러나 지난해 MS는 유지보수, 장기 경제성, 기술적 한계 등을 이유로 프로젝트를 공식 종료했다.