AI 데이터센터를 우주로? 냉각·통신·열기 싸움의 최전선

서버가 쉴 새 없이 달그락대는 데이터센터. 그 소리 뒤편엔 electricity와 전기와 water 물, 그리고 도시의 temperature를 온도를 끌어올리는 숨겨진 대가가 있다. 인공지능(AI) 열풍이 반도체를 넘어 인프라 전체로 번지면서, 데이터센터는 더 이상 ‘정보를 저장하는 창고’가 아니다. 대신 전력과 냉각, 부지를 삼키는 거대한 ‘생명체’가 됐다. 미국의 100㎿급 데이터센터 하나가 하루 200만 리터의 담수를 쓴다니, 6500가구 분량이다. 국제에너지기구(IEA)는 2030년이면 전 세계 데이터센터 전력 수요가 950TWh에 달할 것으로 전망한다. 거의 두 배로 치솟는다.

그리고 그 여파는 전기요금을 넘어선다. 케임브리지대 연구팀에 따르면, 고밀도 데이터센터 주변 surface 지표면 온도는 평균 2.07도 상승하고, 최대 9.1도까지 치솟는다. 열은 반경 10㎞까지 퍼지고, 4.5㎞ 떨어진 곳에서도 월평균 1도 이상 영향을 준다. 연구진은 이로 인해 population 거주하는 인구 최대 3억4300만 명이 간접적으로 위험에 노출될 수 있다고 보았다. 도시의 숨통을 조이는 열섬 효과가 데이터센터 덕분에 우산처럼 번지고 있는 셈이다. 이에 대한 해법으로 떠오른 게 우주였다.

태양을 등진 심우주는 극저온이다. 마치 끝없이 열을 빨아들이는 냉장고처럼 보인다. 유럽우주국(ESA)은 우주에 데이터센터를 세워, 위성이 모은 데이터를 그 자리에서 처리한 뒤 핵심 정보만 지구로 내리는 방안을 제시했다. 구글의 project 프로젝트 선캐처도 비슷한 그림을 그린다. 태양광으로 전력을 얻고, TPU(텐서처리장치)를 실은 위성들을 optical로 광통신으로 연결해 우주 안에서 AI 연산을 수행한다는 구상이다. 2027년 초 시험용 위성 발사를 목표로 하고 있다. 하지만 우주도 낙원은 아니다.

우주에서는 공기 없이 열을 식히는 대류 냉각이 불가능하다. 열은 모두 radiation 복사 형태로 방출해야 하는데, 이를 위해선 고도로 정교한 열수송 장치와 방열판이 필요하다. 게다가 처리한 데이터를 지구로 보내려면 communication 통신 기술도 따라와야 한다. 구글은 위성 간 광통신 링크가 테라비트급 속도를 내야 한다고 본다. 나사의 심우주 광통신(DSOC)은 이미 화성 너머에서도 실험에 성공했고, 오리온 우주선의 O2O 시스템은 달에서 4K 영상 전송이 가능하다. 하지만 수십만 ㎞ 떨어진 레이저를 정확히 맞추는 ‘포인팅·정렬·추적’(PAT) 기술은 여전히 난제다.

결국 스페이스X가 투자설명서에서 밝힌 대로, 궤도 기반 AI 컴퓨팅은 ‘초기 단계’이며 ‘상당한 기술적 복잡성’을 안고 있다. 우주에 데이터센터를 올린다는 건, 단순한 이전이 아니라 완전히 새로운 생태계를 구축하는 일이다. environment는 환경은 혹독하고, 장비 실패 위험은 높으며, 상용화는 불확실하다. 하지만 지구가 감당하기 버거운 데이터 열기를 어떻게든 식혀야 한다면, 어쩌면 우리가 바라봐야 할 곳은 하늘 위일지도 모른다. 그곳에 답이 있을까, 아니면 또 다른 문제를 낳을까.