A-6 2026 년 6 월 19 일- 2026 년 6 월 25 일 미국 사회

< 김선영 기자 > 우주에 데이터 센터를 건설하는 것은 이론 상으로는 매력적인 아이디어이지만, 해결해 야 할 주요한 공학적 난제들이 있다. 만약 한 회사가 새롭게 부상하는 우주 경제에서 철도, 전력 공급, 클라우드 컴퓨팅 서비스를 모두 제공할 수 있다면 어떨까? 바로 이런 잠재력 이 오랫동안 기다려온 스페이스X의 기업공 개에 대한 기대감을 고조시켰다. 투자자들은 더 이상 단순히 로켓에만 투자하는 것이 아니 라 궤도 생태계에 투자하고 있는 것이다. 이런 열기 속에 가장 야심차고 도전적인 아 이디어 중 하나는 마치 공상과학 소설처럼 들 리는 궤도 데이터 센터다. 스페이스X와 구글 은 궤도 데이터 센터 건설을 추진하는 가장 잘 알려진 회사로 이들이 유일한 회사는 아 니다. 궤도 데이터 센터의 논리는 매우 매력적이 다. 태양 에너지가 풍부하고 토지, 물, 지역 전력망의 제약에서 벗어난 지구 궤도에 데이 터 센터를 발사하는 것이다. 인공지능으로 인 해 컴퓨팅 수요가 폭발적으로 증가함에 따라, 기업들은 지구 기반 컴퓨팅의 환경 및 인프라 문제에서 벗어날 수 있는 방안으로 궤도 데이 터 센터를 제시하고 있다. 데이터 센터는 종 종 지역 사회에 위치한다는 이유로 대중의 반 발에 직면하고 있다.

하지만 인공위성을 발사하는 것과 궤도상 에서 산업 규모의 컴퓨팅 인프라를 운영하는 것에는 엄청난 차이가 있다. 우주는 가혹한 환경이다. 방사선은 전자 장비를 손상시키고, 전자 장비는 엄청난 열을 발생시키는데, 우주 에서는 그 열을 제거하는 것이 생각보다 어렵 다. 수리 비용은 엄청나게 비싸고, 궤도에 올 려 보내는 모든 무게에도 상당한 비용이 소요 된다. 우주 기반 데이터 센터를 구축하려면 우주 공학과 데이터 센터 디자인 양쪽 측면을 모두 고려해야 한다.

데이터 센터에 벌어지고 있는 일

먼저, 최근 곳곳에서 볼 수 있는 데이터 센 터를 둘러싼 문제들을 떠올려야 한다. 이런 시설은 클라우드 컴퓨팅, 비디오 스트리밍, 온라인 뱅킹, 과학 컴퓨팅, 그리고 점점 더 인 공지능 분야에 전력을 공급하고 있다. 하지만 데이터 센터는 단순히 서버로 가득 찬 방 이상의 의미를 지니고 있다. 데이터 센 터가 안정적으로 운영되려면 몇 가지 요소가 필요하다. 첫 번째는 전력이다. 서버, 네트워킹 장비, 저장 장치는 막대한 양의 전력을 소비하며, 인공지능( AI) 의 등장으로 이런 전력 수요는 급속히 증가하고 있다. 두 번째는 냉각이다. 서버에서 소비되는 전 력의 거의 대부분은 결국 열로 변환된다. 이 열을 신속하고 안정적으로 제거하지 못하면 장비 성능이 저하되고, 고장이 증가하며, 데 이터 센터가 마비될 수 있다. 냉각 시스템에 는 공기 조절 장치, 냉각기, 냉각탑, 펌프, 그 리고 최근에는 액체 냉각 장비가 포함된다. 많은 시설에서 냉각은 컴퓨팅 장비 자체 다 음으로 가장 많은 에너지를 소비하는 요소다. 세 번째는 물리적 인프라다. 여기에는 필요 한 부지, 건물, 구조적 지지대, 백업 전원, 용 수 시스템, 통신 네트워크 및 유지 보수 접근 성이 포함된다. 데이터 센터는 또한 빠른 디 지털 서비스를 제공하기 위해 사용자와 네트 워크 백본에 충분히 가까워야 한다. 요컨대, 지상 데이터 센터는 컴퓨팅 하드웨어를 중심 으로 구축된 대규모 전기 및 열 인프라 시스 템이다.

우주에 데이터 센터를 구축

그렇다면 우주에 데이터 센터를 구축하려 면 무엇이 필요하며, 기업들이 이런 가능성을 왜 그토록 매력적인 사업 기회로 여기는 것일 까? 지상과 마찬가지로 우주에서도 이런 데 이터 센터는 막대한 양의 전력을 필요로 한 다. 우주에서는 이 전력을 태양광 패널에서 얻을 수 있다. 태양은 우주에서 항상 빛을 비 추고 구름에 가려지지 않는다. 하지만 태양광 패널이 설치되는 궤도에 따라 지구의 그림자 가 궤도의 일부 구간을 가릴 수 있다. 그리고 오늘날 사용 가능한 최고의 태양 전

지조차도 도달하는 햇빛의 절반 정도만 전기 로 변환할 수 있다. 우주에서 얻을 수 있는 또 다른 잠재적 이점은 냉각이다. 영하 455 도( 섭 씨 영하 270 도) 에 가까운 우주의 극저온은 데 이터 센터에서 발생하는 폐열을 방열기를 통 해 우주로 방출해 전자 장비를 냉각할 수 있 는 기회를 제공한다.

원칙적으로 이런 설계는 지구에서 사용되 는 부피가 크고 물을 많이 사용하는 냉각 시 스템을 일부 대체할 수 있다. 그러나 이런 방 열기는 상당한 면적을 필요로 하며, 이는 태 양광 패널에 필요한 면적 외에 추가되는 면적 이다. 우주에는 뜨거운 장비 위로 바람을 불 어 열을 방출하는 공기가 없다. 열은 적외선 복사 형태로 방출되어야 하는데, 이는 비교적 느린 과정이다. 따라서 10 메가와트의 폐열을 제거하려면 축구장 두 개 크기에 필적하는 방 열판 표면이 필요할 수 있다. 또한 우주 기반 데이터 센터는 지상에 대규 모 데이터 센터를 건설할 때 발생하는 지역 갈등을 피할 수 있다는 장점도 있다. 많은 지 역 사회는 토지 이용, 에너지 및 용수 수요, 소 음 및 환경 영향 등의 이유로 새로운 데이터 센터 개발에 반대하고 있다. 우주 기반 시스 템은 지역의 토지와 수자원을 놓고 경쟁하지 않고, 소음을 발생시키거나 지역 조례 승인을 받을 필요도 없다. 하지만 우주는 이미 포화 상태이며, 수천 개 의 대형 궤도 데이터 센터를 발사하는 것은 이 문제를 더욱 악화시킨다. 궤도 파편과 미 세 운석은 데이터 센터에 구멍을 낼 수 있고, 최악의 경우 충돌로 인해 데이터 센터가 파괴 되고 더 많은 우주 파편이 발생할 수 있기 때 문에 위험 요소다. 모든 장비를 궤도에 올리 기 위해 필요한 잦은 우주 발사 또한 일부 지 역 사회에 우려를 불러일으킬 수 있다. 스페 이스 X 는 텍사스주 보카치카에 있는 발사장 에서 로켓 시험 및 발사가 주변 환경을 훼손 한다는 이유로 지역 환경 운동가들의 항의를 받은 바 있다.

지구와 데이터 센터 간, 그리고 데이터 센 터들 간에는 전파 또는 레이저 통신 시스템을 사용해 모든 데이터를 전송해야 한다. 스타링 크나 아마존 레오와 같은 위성들이 이런 방식 의 가능성을 보여주지만, 우주로 송수신되는 데이터 양은 엄청나게 증가한다.

선캐처 프로젝트 사례 선캐처 프로젝트는 대형 태양광 패널을 탑 재한 위성들이 모여 군집을 이루는 것을 제 안한다. 이 위성들은 반경 1km 이내의 궤도 를 따라 비행하며, 각 위성 노드 사이의 간격 은 200m 도 채 되지 않는다. 즉, 데이토나 인 터내셔널 스피드웨이 정도의 경주로에서 81

대의 자동차가 시속 28,000km 로 질주하는데, 그 사이의 간격은 고속도로에서 안전하게 제 동할 수 있는 거리와 거의 같다고 상상하면 된다. 이처럼 초고밀도 배치는 위성들이 서로 데 이터를 전송하는 데 필수적이다. 선캐처 위성 군은 복잡한 AI 작업 부하를 81 개의 위성 전 체에 분산시켜, 마치 하나의 거대한 분산형 두뇌처럼 동시에 사고하고 데이터를 처리할 수 있도록 해준다. 구글은 우주 기업과 협력 해 2027 년 초까지 두 개의 프로토타입 위성을 발사해 하드웨어를 검증할 계획이다. 하지만 진공 상태의 우주에서 편대 비행을 하는 것은 물리 법칙과의 끊임없는 싸움이다. 저궤도의 대기는 매우 희박하지만, 완전히 비 어 있는 것은 아니다. 대기 중 희박한 입자들 은 인공위성에 궤도 저항을 발생시킨다. 이 저항력은 위성을 밀어내어 속도를 늦추고 고 도를 낮추게 한다. 표면적이 넓은 위성은 마 치 돛처럼 바람을 받기 때문에 저항에 더 취 약하다. 여기에 더해, 태양에서 방출되는 입자와 자 기장, 즉 우주 날씨는 저궤도의 대기 밀도를 예측할 수 없이 변동시킨다. 이런 변동은 궤 도 저항에 직접적인 영향을 미친다. 위성 간 간격이 200 미터 미만일 경우, 오차 범위는 극 히 제한적이다. 단 한 번의 충돌로 위성 하나 가 파괴될 뿐만 아니라, 그 파편이 주변 위성 들과 충돌해 연쇄 반응을 일으키고, 결국 전 체 위성군이 파괴되거나 수백만 개의 파편이 이미 위험천만한 궤도에 흩어질 수 있다. 충돌과 연쇄 충돌을 방지하기 위해 위성 회 사들은 위성이 파편화되거나, 잔해를 방출하 거나, 이웃 위성을 위험에 빠뜨리지 않고, 궤 도에서 안전하게 제거될 수 있도록 설계해야 한다. 선캐처처럼 밀도가 높고 복잡한 위성 군에서 이 기준을 충족하려면 위성에 자율적 으로 잔해를 감지하고 그 사이를 통과하는 ' 반사 기능 ' 을 탑재해야 한다. 선캐처의 현재 설계에는 이런 능동 회피 기능이 포함되어 있 지 않다. 현재의 물체 추적 시스템은 일반적으로 야 구공보다 큰 잔해만 감지할 수 있도록 제한되 어 있어, 수백만 개의 작은 잔해는 위성 운영 자에게 사실상 보이지 않는다. 미래의 위성군 은 이런 작은 위협들을 능동적으로 감지하고 실시간으로 위성을 자율적으로 조종할 수 있 는 온보드 탐지 시스템이 필요하다. 선캐처에 능동 충돌 방지 기능을 탑재하는 것은 엄청난 공학적 난제다. 위성 간 간격이 매우 좁기 때 문에, 위성군은 하나의 개체처럼 움직여야 한 다. 마치 새 떼가 동기화되어 움직이는 것처 럼, 위성들은 동시에 위치를 조정해야 한다. 각 위성은 이웃 위성의 아주 미세한 움직임에

도 반응해야 한다. 하지만 기술적 해결책만으로는 한계가 있 다. 2022 년 9 월, 연방통신위원회( FCC) 는 위 성 운영자가 임무 완료 후 5 년 이내에 위성 을 궤도에서 제거하도록 하는 규정을 제정했 다. 이 규정은 이미 우주에 있는 잔해물이나 앞으로 발생할 사고로 인한 잔해물에는 적용 되지 않는다. 이런 문제를 해결하기 위해 일 부 정책 입안자들은 우주 잔해물 제거를 위한 사용세 도입을 제안했다. 사용세 또는 궤도 사용료는 위성 운영업체에 위성군이 궤도에 미치는 스트레스를 기준으로 부과하는 세금 으로, 대형 차량이나 무거운 차량이 공공 도 로 이용료를 더 많이 내는 것과 유사하다. 이 렇게 모인 자금은 가장 위험한 잔해물을 포 획하고 제거하는 적극적인 잔해물 제거 임무 에 사용된다. 충돌 방지는 일시적인 기술적 해결책일 뿐, 우주 잔해물 문제에 대한 장기적인 해결책은 아니다. 일부 기업들이 우주를 새로운 데이터 센터의 거점으로 삼고 있고, 다른 기업들은 계속해서 위성군을 궤도에 올려 보내고 있다. 이런 상황에서, 새로운 정책과 적극적인 잔 해물 제거 프로그램은 저궤도를 사업에 활용 할 수 있도록 유지하는 데 도움이 될 수 있다.

추가적인 과제 이런 데이터 센터는 태양광 패널과 방열판 을 포함해 일체형으로 발사할 수 없으며, 우 주에서 조립해야 한다. 이 과정에는 우주에 서의 서비스, 조립 및 제조를 위한 새로운 장 비가 필요하다. 또 다른 주요 과제는 컴퓨팅 하드웨어의 교체 주기다. 데이터 센터 서버 는 영구적으로 사용할 수 있도록 설계되지 않 았다. 지구의 운영자들은 일반적으로 칩 성 능 향상, 작업 부하 변화 및 장비 노후화에 따 라 3 ~ 5 년마다 하드웨어를 교체하거나 업그레 이드한다. 또한 장비 고장이 발생하면 구성 요소를 교 체해야 한다. 지상에서는 작업자가 서버를 물 리적으로 제거하고 교체할 수 있으므로 교체 및 수리 과정이 비교적 간단하다. 하지만 우 주에서는 교체 및 수리가 훨씬 어려워진다. 궤도로 보내진 하드웨어는 업그레이드가 어 렵거나 비용이 너무 많이 든다. 컴퓨팅 플랫 폼을 업데이트할 수 없거나 너무 많은 구성 요소에 고장이 발생하면 주변 인프라의 수명 이 다하기 훨씬 전에 플랫폼 자체가 구식이 될 수 있다. 성능이 매우 빠르게 향상되고 컴 퓨팅 수요가 계속 증가하는 분야에서 이런 어 려움은 경제적, 운영적 측면에서 큰 난관이 될 수 있다.

마지막으로 우주의 혹독한 환경도 고려해 야 한다. 이런 데이터 센터는 거의 진공 상태 에 놓이게 되며, 끊임없이 방사선에 노출된 다. 또한 궤도에 따라 햇빛을 받을 때는 매우 뜨거워지고, 지구 그림자에 가려지면 차가워 지는 현상이 하루에도 여러 번 반복된다. 이 런 문제들을 비롯한 여러 가지 난제들을 해결 해야 한다. 그렇다면 우주 데이터 센터는 여전히 실현 가능성이 있을까? 이런 어려움에도 불구하고 기업들은 우주 기반 데이터 센터 설계에 박차 를 가하고 있다. 스페이스 X 는 최근 궤도 데이 터 센터 위성으로 활용하고자 하는 AI1 컴퓨 팅 위성 설계를 발표했다. 하지만 이 위성은 현재 지상 데이터 센터보다 100 배에서 1,000 배 정도 성능이 떨어진다. 모든 컴퓨팅 작업 이 우주에서 수행될 수 있는 것은 아니다. 많 은 데이터 센터 애플리케이션은 빠른 응답 시 간과 지상 사용자와의 긴밀한 연결을 필요로 한다. 금융 거래, 대화형 AI 서비스, 그리고 대부분의 클라우드 애플리케이션은 지연 시 간에 매우 민감하다. 따라서 초기 단계에서는 지연 시간에 덜 민 감하고 우주 운영과 더 긴밀하게 연결된 애플 리케이션이 더 실현 가능성이 높을 수 있다. 예를 들어 위성에서 얻은 지구 관측 데이터 처리, 군사 또는 정보 데이터 처리, 우주 임무 관련 과학 컴퓨팅, 위성 및 기타 우주 자산을 위한 특수 컴퓨팅 등이다. 즉, 최초의 실용적 인 우주 데이터 센터는 지상의 주류 클라우드 데이터 센터와 경쟁하기 전에 우주 기반 고객 에게 서비스를 제공할 수 있다.