구글이 인공지능 연산 인프라를 지구 궤도에 올리는 장기 연구 과제 '프로젝트 선캐처(Project Suncatcher)'의 첫 시험 위성을 발사한다. 지난해 공개된 이 프로젝트는 우주가 확장 가능한 머신러닝 인프라의 무대가 될 수 있을지를 탐구하는 이른바 '문샷' 연구다. 이번 발사는 스페이스X의 트랜스포터-18 라이드셰어 미션에 실려 이뤄지며, 위성 기업 플래닛(Planet)과 협력해 개발됐다. 핵심 목적은 구글의 텐서처리장치(TPU)가 발사와 궤도 환경의 물리적 스트레스, 방사선, 극단적 온도를 실제로 견디는지에 대한 데이터를 확보하는 것이다.
우주를 연산 장소로 검토하는 이유는 전력이다. 저궤도(LEO) 위성은 거의 끊기지 않는 태양광을 받을 수 있어, 지상 대비 최대 8배 많은 태양 전력을 생성할 수 있다는 것이 구글의 설명이다. 장기적으로는 여러 위성 군집을 서로 연결해 더 큰 AI 워크로드를 궤도에서 처리하는 구상까지 이어진다. 다만 구글 스스로도 이를 자율주행이나 양자컴퓨팅처럼 실용화까지 수년의 실험이 필요한 초기 단계로 규정하며, 이번 발사를 '무엇이 작동하고 어디서 실패하는지'를 확인하는 첫걸음으로 한정하고 있다.
발사와 방사선, 두 관문은 넘었다
가장 먼저 검증해야 할 것은 하드웨어의 생존이다. 저궤도까지 오르는 로켓 비행은 약 10분에 불과하지만, 이 동안 우주선은 강한 진동과 함께 중력의 최대 10배에 달하는 가속 하중을 받는다. TPU 같은 개별 부품에는 50~100g에 이르는 더 큰 힘이 걸릴 수 있다. 구글 팀은 위성을 세 축 방향으로 격렬하게 흔들어 로켓 발사 주파수를 모사하는 진동 시험을 진행했고, 이런 시험이 계획대로 되는 경우가 드묾에도 하드웨어가 힘을 버텨내 놀랐다고 밝혔다.
방사선은 또 다른 관문이다. 대기권 밖에서는 태양 활동과 우주선(cosmic ray)이 전자기기에 심각한 오류를 일으킬 수 있다. 팀은 UC데이비스의 크로커 원자력연구소 양성자 빔 시설에서 TPU에 AI 워크로드를 돌리며 비트플립 같은 오류가 작업에 어떤 영향을 주는지 관측했다. 초기 결과, 트릴리움(Trillium) TPU는 5년짜리 우주 임무 동안 받을 총 이온화 선량보다 더 큰 방사선을 견뎌내며 상당히 잘 버텼다고 한다. 지상에서 재현할 수 있는 검증은 여기까지이고, 나머지는 실제 궤도에서만 확인할 수 있다는 것이 이번 발사의 이유다.
진공 냉각과 위성 간 레이저 통신이라는 난제
아직 풀리지 않은 핵심 과제는 냉각이다. TPU는 좁은 면적에서 많은 열을 내는데, 진공 상태의 우주에는 공기 흐름이 없어 지상식 공랭·수랭 방식을 쓸 수 없다. 진공에서는 오직 복사(radiator)를 통해서만 열을 방출할 수 있어 전혀 다른 접근이 필요하다. 구글은 히트파이프와 라디에이터를 결합하는 방식 등 여러 방법을 시험 중이며, 지금까지는 우주의 열·진공 환경을 모사하는 열진공 챔버에서 검증을 마쳤다. 실제 궤도에서의 성능을 본 뒤 설계를 다듬겠다는 계획이다.
향후 위성은 각각 수십 개의 TPU를 싣고 군집(cluster)을 이뤄 지구를 돌게 된다. 이때 AI 처리에 필요한 대역폭을 유지하려면 각 위성이 자신의 위치와 이웃 위성과의 상대 위치를 정확히 알아야 하며, 이를 위해 위성 간 통신은 레이저로 이뤄진다. 우주 레이저 통신 기술 자체는 이미 존재하지만, 기존 최첨단 시스템은 먼 거리에서 낮은 대역폭에 최적화된 반면 구글의 레이저는 매우 짧은 거리에서 초고대역폭으로 작동해야 한다. 구글은 이를 '수 마일 떨어진 곳에서 움직이는 동전 크기 표적을 맞히는' 수준의 정밀도에 비유했으며, 2027년 두 대의 위성을 궤도에 올려 이 부분을 시험할 예정이다.
실무적으로 이번 소식은 아직 상용 서비스가 아니라 하드웨어 생존성 검증이라는 점을 분명히 읽어야 한다. 진동과 방사선이라는 두 관문은 지상 시험에서 긍정적 신호를 얻었지만, 냉각과 초근거리 고대역폭 레이저 링크는 여전히 미해결 과제로 남아 있고, 궤도 데이터센터의 경제성·지연시간·유지보수 같은 근본적 질문은 이번 발사의 범위 밖이다. 그럼에도 전력 확보가 AI 인프라의 병목으로 부상한 상황에서, 태양광이 풍부한 궤도를 연산 후보지로 실측하려는 시도 자체는 데이터센터 전력·냉각 전략을 고민하는 이들이 주목할 만한 방향성을 보여준다. 다음 이정표인 2027년 이중 위성 시험까지가 이 구상의 실현 가능성을 가늠하는 실질적 분기점이 될 것이다.