지난주 누리호 4차 발사 성공 소식을 접하고 발사장 화면을 다시 돌려봤을 때, 단순한 '로켓 발사 성공' 이상의 감정이 밀려왔습니다. 데이터를 업으로 삼는 기자로서 숫자를 먼저 봤습니다. 궤도 진입 고도, 탑재 위성 13기, 계획 궤도 안착 여부. 모든 수치가 '정상'이었죠. 그런데 이상하게도 그날은 그래프보다 사람 얼굴이 먼저 떠올랐습니다. 발사장 화면 너머로 환호하던 연구원들, 그리고 "이제는 민간이 주도한다"는 말의 무게를 느꼈거든요.
우주 데이터 센터 - 궤도와 냉각
AI가 커질수록 데이터센터는 전기를 먹고, 열을 뿜어냅니다. 관련 보고서를 뒤적이다가 데이터센터 에너지 사용 비중 그래프를 다시 그려본 적이 있습니다. 컴퓨팅 40%, 냉각 39%. 숫자는 건조했지만, 그 뒤에 숨은 현실은 건조하지 않았습니다. 여기서 냉각(Cooling)이란 서버가 과열되지 않도록 온도를 낮추는 시스템을 의미하는데, 공기나 물을 이용해 열을 식히는 방식입니다. 이 냉각 시스템이 전체 전력의 거의 절반을 차지한다는 사실이 충격적이었죠. 물 사용량도 급증했습니다. 구글의 지속가능성 보고서를 읽으며 '이 구조가 과연 오래갈까'라는 의문이 들었습니다. 2016년 구글의 물 사용량은 94억 리터였는데, 2023년에는 416억 리터로 8년 사이 네 배 이상 증가했습니다(출처: Google Environmental Report). 데이터센터에서 사용한 물만 따로 보면 그 비율이 작년에는 거의 90%에 다다르기도 했죠. 수랭식 설계가 늘어나면서 더 많은 물이 필요해진 겁니다. 여기서 수랭식(Liquid Cooling)이란 물을 직접 이용해 서버의 열을 식히는 방식으로, 공랭식보다 효율이 높지만 물 사용량이 크게 늘어나는 구조입니다. 그런 맥락에서 SpaceX가 쏘아 올린 Starlink 위성들의 레이저 통신 실험, 그리고 중국의 '3체' 위성 군집 프로젝트는 단순한 기술 뉴스가 아니었습니다. 저는 광저우 도로망을 3분 만에 분석했다는 사례를 보며 잠시 멈췄습니다. 데이터가 '지상으로 내려오지 않아도 되는' 순간, 산업 구조 전체가 바뀔 수 있다는 생각이 들었기 때문입니다. 위성에 찍은 고해상도 이미지를 지상 데이터센터로 내려보내고 지상에서 모델이 추론 분석을 수행하던 과거와 달리, 이번에는 위성 내부에서 바로 추론을 수행했고 파저우 도로망 구조를 추출했죠. 요청부터 결과 도출까지 단 3분. 전송해야 할 데이터량도 고해상도 이미지에서 도로망 구조로 크게 줄어서 경제성도 챙긴 겁니다. 우주 데이터센터의 핵심은 두 가지입니다. 첫째, 전력 문제 해결입니다. 특정 궤도에 위치한 태양광 패널은 1년 중 99% 이상 태양에 노출되어서 태양빛을 받을 수 있습니다. 지구에서 항상 고민하던 탄소 배출 문제도 없고 사실상 청정에너지의 끝판왕으로 활용될 수 있는 거죠. 둘째, 냉각 문제 해결입니다. 우주의 평균 온도는 영하 270도입니다. 지구에서처럼 물을 쓰거나 공기를 써서 온도를 낮출 필요가 없는 겁니다. 우주 자체가 완벽한 자연 냉각기인 셈이죠. 중국은 지난 5월 14일 네이멍구에서 창정 2D 로켓을 발사했습니다. 이 로켓에는 중국의 위성 12기가 포함되어 있었는데 이들의 임무가 바로 우주 데이터센터 구축이었습니다. 우주로 올라간 각각의 위성 한 기는 초당 744조 회의 연산 처리 능력을 갖고 있습니다. 여기서 연산 처리 능력(FLOPS, Floating Point Operations Per Second)이란 초당 몇 회의 부동소수점 연산을 수행할 수 있는지를 나타내는 지표로, 컴퓨터 성능을 측정하는 핵심 기준입니다. 12기의 위성을 엮어서 계산하면 연산 처리 성능이 초당 5,000조 회까지 가능해지죠. 이 위성들은 레이저를 활용해 최대 100 Gbps의 속도로 서로 통신할 수 있고요. 중국이 진행하는 이 프로젝트는 류츠의 SF 소설 3체에서 따와 '3체 컴퓨팅 군집'으로 불립니다. 장기적으로 중국은 우주에 2,800개의 위성을 쏘아 올려서 우주 궤도에서 자체적으로 컴퓨팅 시스템을 갖출 계획입니다. 중국이 앞서 나가자 미국도 부랴부랴 대응하고 있습니다. 일론 머스크는 차세대 위성인 V3를 기반으로 궤도 데이터센터를 구축할 계획을 갖고 있고, 구글은 자체 TPU 칩을 실은 위성 두 기를 2027년까지 쏘아 올릴 예정입니다. 우주 데이터센터가 현실화되기 위한 핵심 조건은 발사 비용입니다. 구글 연구에 따르면, 발사 비용이 kg당 200달러 밑으로 떨어지는 순간 우주 데이터센터가 지상보다 더 경제적이 된다고 합니다(출처: Google Research). 스페이스X 같은 회사들 덕분에 우주로 짐을 쏴 올리는 비용이 계속 싸지고 있고, 이 경제성 역전의 티핑 포인트가 바로 우리 눈앞에 다가오고 있습니다. 여기서 티핑 포인트(Tipping Point)란 작은 변화들이 누적되어 전체 시스템이 완전히 다른 상태로 전환되는 임계점을 의미합니다.
우주 데이터센터 시장 전망을 정리하면 다음과 같습니다:
- 발사 비용 감소로 2027년까지 kg당 200달러 돌파 예상
- 태양광 발전 효율 지상 대비 7배 이상
- 냉각 비용 사실상 제로화 가능
- 2030년대 궤도 경제 규모 1조 달러 이상 전망
달 개발 경쟁, 그리고 우리의 좌표는 어디일까요?
달 이야기도 마찬가지입니다. 창어 5호가 샘플을 들고 돌아왔을 때, 그것은 과학 이벤트였지만 동시에 자원 경쟁의 신호탄처럼 보였습니다. 헬륨-3 가격을 마약 시세와 나란히 놓은 그래프를 만들며 씁쓸하게 웃었던 기억도 납니다. UN에서 집계하고 있는 주요 지역별 마약 시세를 보면, 미국에서 코카인이 kg당 3만 달러인데 헬륨-3는 그램당 3만 달러일 정도로 비쌉니다. 여기서 헬륨-3(Helium-3)란 헬륨의 동위원소로, 단 1그램만으로 석탄 40톤과 맞먹는 에너지를 낼 수 있어서 미래 핵융합 에너지원으로 각광받는 물질입니다. 문제는 헬륨-3가 지구에서는 자연적으로 생성되지 않아서 가격이 엄청나게 비싸다는 겁니다. 그런데 달에 이 헬륨-3가 많다는 얘기가 들려옵니다. 중국은 2003년도부터 달 탐사 프로젝트 창어를 가동하고 있습니다. 2020년에 발사된 창어 5호는 달 앞면에서 확보한 샘플을 다시 지구로 갖고 귀환하는 데 성공했고, 올해에는 세계 최초로 우주 궤도에서 위성의 연료 공급에도 성공했죠. 창어 프로젝트 책임 과학자는 애초부터 프로젝트 목표 중 하나로 헬륨-3를 꼽을 정도였습니다. 중국은 지난 탐사에서 가져온 샘플에서 새로운 광물인 창원석을 발견했다고 발표했는데, 여기에는 헬륨-3가 풍부하게 함유되어 있다고 알려져 있습니다. 중국은 러시아와 함께 2035년을 목표로 달의 원자로를 개발할 계획입니다. 달에서 원활한 경제 시스템이 돌아가려면 에너지가 필요하니까요. 중국이 앞서 나가자 미국도 맞대응했습니다. 두 국가보다 빠른 2030년까지 달의 원자로를 개발하겠다고 선언한 겁니다. 미국은 국가 주도의 우주 산업 비중은 점점 줄이고 민간으로 무게추를 옮기고 있는 상황이라, 그나마 기댈 곳은 스페이스 X와 블루 오리진 같은 민간 업체들입니다. 일단 스페이스 X에 이어 블루 오리진도 지난 11월에 로켓 회수에 성공했다는 건 긍정적입니다. 그런데 문득 이런 생각이 듭니다. 달에서는 이렇게 자유롭게 개발을 해도 문제가 없는 걸까요? 1967년 발효된 우주 조약이라는 게 있습니다. 이 조약에는 달을 비롯해서 우주를 탐색할 때 국가의 활동을 규율하는 원칙이 담겨 있죠. 우주 공간은 국가가 점유할 수 없다는 조항이 있습니다. 달도 특정 국가가 점령하거나 소유할 수는 없어요. 하지만 달에서 자원을 채취하는 건 따로 막고 있지 않습니다. 국가 주권을 주장하지 않고 달의 특정 지역을 활용하기만 한다면 이 우주 조약을 어기는 건 아닌 겁니다. 그래서 1979년에 또 다른 협정인 달 조약이 만들어졌습니다. 여기엔 달의 자원을 어떠한 국가와 조직도 소유한다고 주장할 수 없다는 내용이 담겼죠. 하지만 이러한 규제에는 자발적으로 참여한 국가가 거의 없습니다. 미국과 영국, 당시 소련이 주도해서 만든 1967년의 우주 조약에는 현재 117개 국가들이 가입해 있지만, 1979년 달 조약 참여국은 단 17개국뿐입니다. 당연히 우주 강대국들은 포함되어 있지 않습니다. 미국은 오히려 우주 자원 개발을 촉진하기 위해 먼저 탐사하는 기업이 소유할 권리를 갖도록 하는 법률을 제정하기도 했어요.
한국 전략
우주 개발이 더 이상 먼 미래 이야기가 아닌 만큼, 우리나라도 전략적인 접근이 필요합니다. 솔직히 제 생각에는 우리나라가 모든 것을 직접 띄우는 것보다는 반도체 설계, 저전력 칩, 통신 모듈 같은 '부분 최적화' 영역에서 먼저 기회를 찾는 전략이 현실적일 것 같습니다. 우주 경제 가치사슬 안에서 우리가 가장 경쟁력 있는 고리를 선점하는 방식이 더 실질적인 접근 아닐까 하는 판단입니다. 실제로 국내 데이터센터 관계자들을 인터뷰했을 때도 "전력 인허가가 가장 큰 변수"라는 말을 반복해서 들었습니다. 단순히 기술 문제가 아니라 입지, 주민 수용성, 전력망 확충까지 얽힌 복합 이슈라는 점에서 우주 기반 인프라를 대안으로 검토하는 흐름은 충분히 이해됩니다.
결론
과거 시대의 유물로만 여겨졌던 우주 경쟁은 데이터센터와 자원이라는 목표를 가지고 다시 시작되었습니다. 미국은 민간 기업에 주도권을 맡겨 시장의 효율성과 속도를 극대화하고 있고, 중국은 국가 주도로 막대한 자본을 투입하고 있습니다. 새롭게 펼쳐지는 우주 시대의 경쟁에서 우리나라도 신속하게 계획을 세워야 할 겁니다. 그 사이 우리는 세계 최고 수준의 반도체 기술, 배터리 기술, 그리고 통신 기술이라는 새로운 카드들을 갖추었습니다. 우리의 강점을 살려서 혁신을 이뤄낼 수 있도록 전략적인 접근이 필요하지 않을까요? 데이터는 이미 궤도로 향하고 있습니다. 그리고 그 궤적 위에 우리 이름을 남길 수 있을지, 이제부터가 진짜 질문입니다.
참고: https://www.youtube.com/watch?v=34WMEFtF8OE, https://www.youtube.com/watch?v=tZ94xT9nC18, www.NASA.gov, https://www.google.com/about/datacenters/environmental-report/