Google이 우주에 AI 칩을 탑재한 이유: 문제는 방사능이 아닌 열이다

10월 1일, 또 다른 Falcon 9 로켓이 Vandenberg 기지에서 Transporter-18 라이드셰어 임무를 통해 이륙했으며, 약 130개의 페이로드를 한 번에 운반했습니다. 큐브샛과 지구 관측 위성들 사이에는 Google이 내부적으로 단순히 MVP라고 부르는 냉장고 크기의 우주선도 있었습니다. 그 안에는 Google Cloud에서 Gemini 모델을 구동하는 것과 동일한 서버급 AI 칩 네 개가 들어 있습니다.

헤드라인은 "Google이 신경망을 우주로 발사했다"고 하지만, 당연히 의문이 생깁니다. 왜일까요? 신경망은 지상에서도 완벽하게 작동합니다. 그 답은 보이는 것보다 더 흥미롭습니다. Google은 모델을 테스트하는 것이 아니라 데이터 센터에 대한 가설을 테스트하고 있는 것입니다. 그리고 이 위성이 이미 표면화한 주된 문제는 발사 전 모두가 걱정했던 문제가 아닙니다.

실제로 비행한 내용

이 우주선은 Google의 연구 노력인 Project Suncatcher의 첫 번째 프로토타입입니다. 본체(bus)는 수백 개의 지구 이미징 위성을 이미 운영하고 있는 회사 Planet에서 제작했습니다. Google이 페이로드를 담당했습니다.

궤도는 임의적이지 않습니다. 새벽-황혼 태양 동기 궤도(dawn-dusk sun-synchronous orbit)에서 위성은 터미네이터 라인을 따라 움직이며, 태양이 거의 지지 않는 곳에 위치합니다. Google 자체 추정치에 따르면, 그곳의 태양 전지는 지상의 동일한 패널보다 최대 8배 더 많은 에너지를 생산할 수 있습니다. 밤도 없고, 구름도 없고, 대기도 없습니다.

방사능: 칩이 지구에서 통과한 시험

가장 명백한 두려움은 우주 방사능입니다. 서버 칩은 데이터 센터용으로 설계되었지 궤도용이 아니며, 보통 비행하는 것은 속도 면에서 여러 세대 뒤처진 방사선 경화(radiation-hardened) 전자기기들입니다. 만약 상업용 칩이 한 달 안에 고장 난다면, 그 아이디어 전체가 함께 사라집니다.

그래서 Google은 먼저 칩에 방사선을 조사했습니다. UC Davis의 Crocker Nuclear Laboratory에서 Trillium TPU를 유휴 상태가 아닌 실제 AI 워크로드를 걸고 67 MeV 양성자 빔 아래에서 구동했습니다. 그 결과는 2025년 11월에 사전 인쇄(preprint) 형태로 발표되었으며, 이후 동료 검토 저널 Joule에도 게재되었습니다.

– 15 krad(Si): 테스트된 최대 선량으로, 영구적인 고장이 발생하지 않았습니다.
– ~0.75 krad(Si): 궤도에서 5년간 차폐된 칩이 축적하는 선량입니다.
– 2 krad(Si): HBM 메모리가 오류를 보이기 시작한 지점이며, 가장 취약한 구성 요소입니다.
– 1 무음 데이터 손상 이벤트: 아무것도 감지하지 못한 잘못된 결과입니다.

이는 5년 치 선량에 비해 20배의 여유분입니다. 대부분의 비트 플립은 칩을 재설정함으로써 해결됩니다. 마지막 항목이 불쾌한 부분입니다. 스스로 알리지 못하는 오류는 재설정으로 고칠 수 없기 때문에, 소프트웨어 검사를 통해 포착되어야 합니다. 이에 대해서는 아래에서 더 자세히 다루겠습니다.

진정한 적은 열이다

이것이 첫 주 동안의 주요 교훈처럼 보입니다. TechTimes에 따르면, 일단 궤도에 진입하면 임무는 방사능이 아니라 냉각에 의해 정의됩니다. 칩들은 약 15분 간격으로 짧게 Gemini 쿼리를 실행하고, 그 후에는 열을 발산하기 위해 컴퓨팅을 중단해야 합니다.

직관에 반하는 느낌입니다: 우주는 차갑습니다. 하지만 차갑다는 것이 냉각하기 쉽다는 것을 의미하지는 않습니다. 지구에서는 공기나 물이 서버에서 열을 운반합니다: 대류(convection). 진공 상태에는 대류가 없습니다. 남은 것은 복사(radiation)뿐이며, 방열판이 적외선으로 빛납니다. 이는 느립니다. 1킬로와트(kW)를 방출하려면 많은 패널 면적이 필요하며, 모든 제곱미터는 발사해야 하는 질량입니다.

한 문장 요약: 우주에서 에너지는 풍부하지만, 열을 제거하는 것은 어렵습니다. 궤도 데이터 센터는 전원 공급 장치에 의해 제한되는 것이 아니라 방열판에 의해 제한됩니다.

주의할 점: Google은 작동 주기(duty cycle)의 세부 사항을 공개하지 않았으며, 15분이라는 수치는 TechTimes에서 가져온 것입니다. 하지만 그 배후의 물리학은 명확하며, 모든 궤도 컴퓨팅 프로젝트는 같은 벽에 부딪힙니다.

왜 신경 쓰나: kg당 200달러 경제성

동기는 간단합니다. 대규모 모델을 훈련하고 서비스하는 과정은 전기에 의해 병목 현상이 발생합니다. 새로운 데이터 센터는 그리드 연결을 위해 수년간 기다려야 하며, 전력 시스템은 수요를 따라잡지 못합니다. 궤도 상에서는 태양이 거의 하루 종일 빛나고, 비용을 지불할 땅이나 상호 연결 허가 자체가 없습니다.

Google 자체는 이것이 작동하는 조건을 명시합니다. 발사 비용이 킬로그램당 약 $200 수준으로 떨어져야 하며, 이는 대략 2030년대 중반쯤일 것입니다. 그래야만 궤도 데이터 센터가 에너지 비용 면에서 지상 데이터 센터와 맞먹게 됩니다. 오늘날 우리는 그 수치에 훨씬 못 미치며, 이 모든 베팅은 Starship과 같은 완전 재사용 가능한 초대형 로켓에 달려 있습니다.

Google의 로드맵:

• 2026년: 상업용 TPU가 실제 비행에서 살아남는지 확인하기 위한 MVP 위성 1개
• 2027년: 우주선 간 자유 공간 레이저 링크를 테스트하는 Planet과 함께 위성 2개
• 향후: 클러스터; 가시거리 1km 이내에 배치된 81개의 위성 군집을 연구하며, 광학적으로 연결합니다.

레이저 링크는 열 다음으로 중요한 두 번째 질문입니다. 대규모 모델은 데이터를 끊임없이 교환하는 수천 개의 칩에서 훈련됩니다. 만약 위성들이 데이터 센터 내부 케이블과 비교할 만한 속도로 서로 통신할 수 없다면, 그 클러스터는 고립된 개체들의 집합체가 될 것입니다.

누가 경쟁하고 있는가

Google이 최초의 주자도 아니고 유일한 주자도 아닙니다. 지난 한 해 동안 여러 플레이어들이 궤도에 도달했으며, 각각 자신만의 접근 방식을 가지고 있습니다.

Starcloud가 독특하다: 이 스타트업은 최초의 데이터센터 GPU를 비행시켰을 뿐만 아니라, 그 위에서 Google의 Gemma 모델도 실행했다. 일종의 의미에서, Google은 자체 모델로 '궤도의 신경망' 분야에서 앞서 나갔다.

회의론자들이 말하는 것

모두가 열광하지는 않는다. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics의 천체물리학자 Jonathan McDowell은 TechTimes에 기고하며 궤도 이탈 비용을 지적했다: 수천 개의 연소되는 위성이 상층 대기에 연소 생성물을 남기며, 이것이 대기 화학에 어떻게 영향을 미치는지 아무도 정말로 알지 못한다. University of Texas의 우주 쓰레기 전문가 Moriba Jah는 대규모 배치가 궤도를 사용 불능 상태로 만드는 충돌 연쇄 반응인 Kessler syndrome의 위험을 높인다고 경고한다.

순수한 공학적 질문들도 있다. 태양 전지는 매년 0.5–0.8%씩 성능이 저하된다. 궤도 상에서 고장 난 칩은 교체할 수 없지만, 지상 데이터 센터는 더 빠른 세대가 출하됨에 따라 몇 년마다 하드웨어를 교체한다. 궤도 클러스터는 자체 칩과 함께 노화한다.

나의 견해

여기서 가장 흥미로운 점은 우주 자체가 아니라, 이것이 소프트웨어의 요구사항을 어떻게 변화시키는지입니다. 하드웨어가 언제든지 잘못된 비트(bit)를 반환하고 15분마다 냉각을 위해 꺼진다면, 프로그램은 이를 견뎌내야 합니다. 체크포인트(checkpoint)를 찍고, 중요한 계산을 재검증하며, 리셋 이후에 침착하게 재개해야 하는 식입니다. 지구에서는 서버가 '그냥 작동한다'는 가정에 익숙합니다. 하지만 궤도 데이터 센터에서는 그 가정이 사라지며, 실험실 테스트에서 나온 단 하나의 조용한 데이터 손상(data corruption)이 수많은 킬로와트(kilowatts)보다 더 크게 말해줍니다.

MVP 자체는 데이터 센터가 아닙니다. 이것은 기본적인 가정들이 실제 비행 환경에서도 유효한지를 확인하는 과정입니다. 이 MVP는 첫 번째 질문, 즉 칩이 살아있다는 것을 증명했습니다. 두 번째 질문, 열을 방출하는 데 드는 비용이 종이에 적힌 것보다 더 중요하게 작용한다는 것이 밝혀졌습니다. 세 번째 질문인 발사 가격은 Google이 아니라 SpaceX의 발사대에서 결정됩니다. 모든 계획대로 진행된다면, 궤도상의 실제 데이터 센터는 아마 10년 정도 남았을 것입니다. 하지만 처음으로 슬라이드 데크(slide deck)가 아니라, 비행하는 하드웨어 자체가 질문에 답하고 있습니다.

원문은 klukyanov.ru에서 게시되었습니다.
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