우주 기반 데이터 센터: AI 에너지 위기 해결?

후크: AI의 채울 수 없는 굶주림

인공지능이 전 세계의 전력을 먹어치우고 있다. 단일 ChatGPT 쿼리는 표준 Google 검색보다 거의 10배 많은 전력을 소비합니다. 모델이 더 커지고 성능이 향상됨에 따라 전력에 대한 갈증과 이를 수용하는 대규모 데이터 센터를 냉각하는 데 필요한 물에 대한 갈증은 지속 불가능해지고 있습니다.

그리드 용량이 부족합니다. 냉각을 위한 물이 부족합니다. 하지만 해결책이 지구에 전혀 없다면 어떨까요?

**SBDC(우주 기반 데이터 센터)**를 입력합니다. 공상과학 소설처럼 들리지만 거대 기술 기업과 야심찬 스타트업에게는 이것이 심각한 비즈니스 전략이 되고 있습니다. 컴퓨팅 인프라를 궤도로 이동함으로써 우리는 무한한 태양 에너지와 우주의 자연적 추위를 활용하여 잠재적으로 AI의 환경 위기를 단번에 해결할 수 있습니다.

문제: 지상파의 한계

로켓으로 서버를 발사하는 수고를 겪어야 하는 이유를 이해하려면 여기 지구상의 제한 사항을 살펴봐야 합니다.

1. 에너지 부족: 데이터 센터는 현재 전 세계 전력의 약 1~2%를 소비하며, 이 수치는 2030년까지 두 배 또는 세 배가 될 것으로 예상됩니다.
2. 냉각 비용: 서버가 과열되는 것을 방지하려면 엄청난 양의 물이나 에너지 집약적인 에어컨이 필요합니다.
3. 토지 이용: “하이퍼스케일” 시설에는 수백 에이커의 토지가 필요하며, 종종 주거용 또는 농업용 수요와 경쟁합니다.

해결책: 왜 Space인가?

우주는 지구가 따라올 수 없는 두 가지 중요한 이점을 제공합니다.

1. 24시간 연중무휴 태양광 발전

지구에서는 태양광 발전이 간헐적으로 이루어집니다. 밤이나 흐린 날에는 작동하지 않습니다. 궤도, 특히 태양 동기 궤도에서 위성은 거의 연중무휴로 햇빛을 받을 수 있습니다. 빛을 필터링할 대기가 없으므로 태양광 패널의 효율성이 훨씬 더 높아집니다.

2. 복사 냉각

공간은 차갑습니다. 매우 추워요. 우주 기반 데이터 센터에서는 서버를 식히기 위해 물을 펌핑하는 대신 복사 냉각을 사용할 수 있습니다. 칩에서 생성된 열은 단순히 우주의 깊은 동결 속으로 방출됩니다. 이는 물의 필요성을 완전히 제거하고 능동 냉각 시스템의 에너지 비용을 제거합니다.

주요 기업 및 혁신

몇몇 회사는 이미 궤도 컴퓨팅에 대한 소유권을 주장하기 위해 경쟁하고 있습니다.

스타클라우드(NVIDIA Inception)

NVIDIA Inception 프로그램의 회원사인 Starcloud는 이 분야의 선구자 중 하나입니다. 그들은 궤도 GPU 클러스터 역할을 하는 위성 별자리를 설계하고 있습니다. 그들의 접근 방식은 다음에 중점을 둡니다.

• 그린 AI: 청정 우주 에너지를 활용하여 탄소 배출량 없이 모델을 훈련합니다.
• 주권: 특정 국가의 전력망에 얽매이지 않는 데이터 처리 기능을 제공합니다.

Google의 프로젝트 Suncatcher

Google 연구원들은 Project Suncatcher라는 시스템을 제안했습니다. 그들의 연구에서는 저궤도(LEO)에서 TPU(텐서 처리 장치)를 사용하여 확장 가능한 인프라를 탐색합니다.

• 광학 링크: 데이터를 위아래로 전송하는 대기 시간을 처리하기 위해 고속 광학(레이저) 위성 간 링크를 사용하여 하늘에 메시 네트워크를 만들 것을 제안합니다.
• 프로토타입 목표: Google은 이르면 2027년에 프로토타입 출시를 목표로 하고 있습니다.

루멘 궤도

또 다른 스타트업인 Lumen Orbit은 대규모 데이터 센터 구축 계획으로 헤드라인을 장식했습니다. 그들은 최근 Ansys와 협력하여 진공 상태에서 고성능 칩을 작동할 때 발생하는 열 문제를 시뮬레이션했습니다.

기술적 분석: 작동 방식

우주에 서버를 배치하는 것은 표준 데이터 센터에서 랙을 시작하는 것만큼 간단하지 않습니다.

• 방사선 경화: 우주는 비트를 뒤집고 전자 장치를 파괴할 수 있는 우주 방사선으로 가득 차 있습니다. 하드웨어는 “강화”되거나 중복성을 갖도록 설계되어야 합니다.
• 지연 시간: 빛의 속도는 빠르지만 거리가 중요합니다. LEO(저지구궤도)는 훈련 실행 또는 일괄 처리를 위한 합리적인 지연 시간을 제공할 수 있을 만큼 충분히 가깝지만(500-2000km) 실시간 게임에는 너무 느릴 수 있습니다.
• 유지관리: 고장난 하드 드라이브를 교체하기 위해 기술자를 보낼 수 없습니다. 시스템은 자율적이고 신뢰성이 높아야 합니다.

영향: 이것이 미래에 의미하는 바

성공한다면 우주 기반 데이터 센터는 AI 발전과 환경 파괴를 분리할 수 있습니다.

• 지구를 위해: 디지털 경제에서 가장 에너지 집약적인 부분을 외부로 이동합니다.
• AI 개발의 경우: “에너지 한도”를 제거하여 국가 전력망을 충돌시키지 않고 모델을 더 크게 성장시킬 수 있습니다.
• 귀하를 위해: 수요가 급증하는 경우에도 LLM부터 클라우드 스토리지까지 귀하가 의존하는 서비스를 계속 사용할 수 있고 합리적인 가격으로 유지할 수 있습니다.

결론

우리는 새로운 산업의 탄생을 목격하고 있습니다. 클라우드가 사내 옷장에서 대규모 서버 팜으로 데이터를 이동한 것처럼 “스카이 클라우드”는 데이터를 지구에서 궤도로 이동할 것을 약속합니다. 발사 비용 및 방사선과 같은 문제는 여전히 남아 있지만 SpaceX 덕분에 우주 접근 비용이 급락하면서 한때 미친 아이디어를 경제적으로 실행 가능하게 만들고 있습니다.

AI의 다음 큰 도약은 소프트웨어에만 있는 것이 아닙니다. 하드웨어가 있는 곳에 있을 것입니다. 그리고 그것은 이 세상에서 사라질 것 같습니다.

출처 (4)

• ibm.com Data Centers in Space
• starcloud.com Starcloud
• research.google Google Research: Project Suncatcher
• blogs.nvidia.com NVIDIA Blog: Starcloud