초기 실증사업에 약 140억원을 투입해 국산 AI 반도체의 우주 검증 이력을 확보하고, 2034년 대형 우주데이터센터 구축을 통해 상용화 기반을 마련한다는 구상이다.
2일 김현·최형두·이재강·이주희 의원이 주최한 ‘우주데이터센터포럼’ 3차 국회 토론회에서 이춘우 K-문샷 추진단 우주미션PD는 우주데이터센터 핵심기술 개발 및 실증 로드맵을 발표했다. 임정흠 한국항공우주연구원 우주탐사연구센터장은 소형 K-우주데이터센터 개발 필요성과 추진계획을 설명했다.
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우주데이터센터는 지상 데이터센터의 구조적 한계를 극복할 대안으로 주목받고 있다. 지상에서는 막대한 전력 수요와 냉각수 확보, 부지 부족 등이 데이터센터 확장의 걸림돌이다. 우주에서는 태양광을 전력원으로 활용하고, 우주 공간으로 열을 방출하는 복사냉각 기술을 적용할 수 있다는 구상이다.
글로벌 경쟁도 구체적인 실증 단계로 접어들고 있다. 중국 에이다스페이스(Adaspace)는 AI 연산장치를 탑재한 군집 위성으로 분산 네트워킹을 실증하고 있다. 미국 스타클라우드는 엔비디아 H100 GPU를 소형 위성에 탑재해 우주에서 AI 학습과 추론을 시험했다.
구글은 최근 우주 AI 인프라 연구 프로젝트 ‘선캐처(Project Suncatcher)’의 시제품 위성에서 AI 모델을 구동하고 첫 응답을 지상으로 전송했다. 위성에 탑재된 자체 AI 반도체 TPU가 오픈 모델 ‘젬마4(Gemma 4)’를 실행해 하이쿠를 생성했고, 위성이 노르웨이 스발바르 상공을 지날 때 이를 지상으로 보냈다.
구글은 우주 환경에서 TPU의 열·방사선 내구성을 추가 검증하고, 2027년에는 위성 2기를 발사해 레이저 기반 광통신으로 연결하는 실험을 추진할 계획이다. 위성 간 데이터를 주고받으며 AI 연산을 분산 처리할 수 있는지 확인하기 위해서다. 이번 성과는 우주에서 AI 추론을 수행한 초기 실증으로, 대규모 데이터센터 운영이나 상용 서비스 단계는 아니다.
스페이스X도 대규모 우주데이터센터 구상을 내놓는 등 글로벌 기업들의 움직임이 빨라지고 있다. 한국은 위성 규모 경쟁보다 AI 반도체와 태양전지, 배터리 등 국내 기업이 강점을 가진 부품을 우주 환경에서 검증하고 글로벌 공급망에 진입하는 데 초점을 맞췄다.
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첫 사업은 100㎏급 소형 K-우주데이터센터 개발이다. 2027년 1월부터 2028년 12월까지 24개월간 설계·제작·시험을 진행한 뒤, 2028년 누리호 7차 발사 때 차세대중형위성 5호의 부탑재체로 발사하는 방안을 검토하고 있다. 발사비 약 20억원을 포함한 총사업비는 140억원으로 추산됐다.
임 센터장은 소형 실증을 통해 국산 부품의 우주 검증 이력을 확보해야 한다고 강조했다. 지상에서 성능을 입증한 AI 반도체와 태양전지도 방사선 등 극한의 우주 환경에서 신뢰성이 확인되지 않으면 실제 위성 사업에 채택되기 어렵기 때문이다. 기업이 자체적으로 우주 실증 기회를 확보하기도 쉽지 않다.
임무 궤도는 고도 약 562㎞의 여명황혼궤도이며, 임무 수명은 1년 이상을 목표로 한다. 기존 국내 소형 위성 플랫폼을 최대한 활용해 본체 개발 부담을 줄이고 AI 연산과 전력·열제어 기술 검증에 집중한다는 계획이다.
2034년 대형화 목표…전력·냉각·연산·통신 기술 확보
소형 실증 이후에는 2031년 약 500㎏급 중형 우주데이터센터를 개발하고, 2034년에는 수천㎏급 대형 플랫폼으로 확대한다. 소형 단계에서 원천기술을 검증하고 중형 단계에서 AI 서비스를 시연한 뒤 대형 단계에서 상용화 기반을 구축하는 3단계 전략이다.
이를 위해 확보해야 할 핵심기술은 네 가지다.
첫째는 대면적 태양전지판을 활용한 대용량 전력 시스템이다. 수십~수백㎾급 전력을 안정적으로 확보하고 공급하는 기술이 필요하다. 페로브스카이트 기반 차세대 태양전지도 활용할 계획이다.
둘째는 AI 연산장치에서 발생하는 열을 우주로 방출하는 열제어 기술이다. 연산장치의 열을 방열판으로 신속하게 전달한 뒤 복사냉각 방식으로 처리해야 한다.
셋째는 우주 방사선에 견디는 AI 연산장치다. 국내 NPU를 중심으로 방사선 차폐와 오류정정코드, 삼중화 설계 등을 적용해 우주 환경에서도 안정적으로 작동하는 연산 모듈을 개발한다.
넷째는 위성 간 데이터를 주고받고 분산 연산을 가능하게 하는 광통신 기반 네트워크 기술이다.
우주데이터센터가 구축되면 위성 영상과 궤도 정보, 우주환경 데이터 등을 지상으로 모두 전송하지 않고 궤도에서 직접 처리·분석할 수 있다. 데이터 전송 부담과 처리 시간을 줄여 재난 대응과 해양 감시, 기상·기후 분석, 국방·안보, 군집 위성 자율운영 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
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토론회에 참석한 기업들은 우주데이터센터 시장이 열리기 전에 국내 부품의 우주 실증 이력을 확보해야 한다고 강조했다.
안태훈 플렉셀스페이스 대표는 우주용 태양전지 국산화 필요성을 제기했다. 기존 우주용 태양전지는 가격이 비싸고 국내 공급 기반도 제한적이라는 설명이다. 플렉셀스페이스는 유연한 박막형 태양전지를 개발하고 있다. 안 대표는 “한국이 강점을 가진 페로브스카이트 기술 등을 우주에 적용할 수 있다”며 2028년 실증사업의 초기 설계 단계부터 국내 기업이 참여해야 한다고 말했다.
장상권 램퍼스 대표는 태양전지뿐 아니라 배터리도 국산화해야 한다고 강조했다. 위성이 태양광을 확보하기 어려운 구간에는 배터리 전력이 필요하고, 상용화 단계에서 수십㎾급 전력을 공급하려면 새로운 배터리 팩 설계가 필요하다는 것이다. 그는 “수명과 무게, 가격, 열 관리까지 고려한 배터리 기술이 중요해질 것”이라고 말했다.
박현규 리벨리온 대외협력 이사는 저전력 AI 반도체가 우주 환경에서 경쟁력을 가질 수 있다고 설명했다. 동일한 연산을 수행할 때 전력 소모가 적다는 점은 전력 공급이 제한적인 우주에서 강점이지만, 방사선 내성과 열 배출 방식은 별도로 검증해야 한다는 것이다.
박 이사는 “우주 산업에서는 실제 궤도에서 작동한 이력인 우주 헤리티지가 중요하다”며 “개별 기업이 실증 경험을 쌓기 어려운 만큼 정부 주도의 실증사업이 필요하다”고 말했다.
이춘우 PD는 “우주데이터센터에 필요한 핵심 부품을 개발해 글로벌 공급망에 공급할 수 있다면 의미 있는 성과가 될 것”이라고 밝혔다. 임 센터장은 “우리 기술로 만든 AI 반도체가 우주에서 작동한다는 물음표를 느낌표로 바꾸겠다”며 소형 실증의 필요성을 강조했다.
