요약:
Google은 곧 천국에 갈 것입니다. Pichai는 긴 게시물을 통해 Suncatcher 프로젝트의 첫 번째 궤도 테스트가 10월 1일에 시작될 것이며 컴퓨팅 성능은 지상 서버와 거의 동일하다고 발표했습니다.
이미 지난해 11월 구글은 이미 Suncatcher 프로젝트를 공개한 바 있습니다.
대규모 운영을 위해 컴퓨팅 성능을 우주에 투입하는 방법을 탐구하는 것을 목표로 하는 Google의 '장기 연구'로 정의됩니다. 당시 구글은 위성회사인 플래닛(Planet)과 협력하고 있으며 이 아이디어와 위성들이 레이저를 이용해 서로 통신할 수 있는지 검증하기 위해 2027년 초 프로토타입 위성 2개를 발사할 계획이라고 밝혔다.
컴퓨팅 파워의 끝은 에너지라고 합니다. 우주에 배치하면 더 강한 태양에너지를 오랫동안 받을 수 있을 뿐만 아니라, 서버용 데이터센터를 구축할 필요도 없다.
그러나 이 모든 것은 겉모습에 불과합니다. Suncatcher의 이면에는 실제로 Google이 창립 당시 가졌던 궁극의 로맨틱 판타지와 AI를 기반으로 한 현재의 비즈니스 현실 사이에 교차점이 있습니다.
이게 무슨 프로젝트인가요?
정확하게 말하면 이번에 구글이 하늘로 보낸 것은 코드명 MVP(Minimum Viable Product, 최소 실행 가능 제품)라는 위성이었다. SpaceX의 Transporter-18 임무를 수행했으며 캘리포니아의 Vandenberg Space Force Base에서 Falcon 9 로켓에 의해 발사되었습니다. 그것은 거의 항상 햇빛에 의해 조명되는 지구 저궤도에 진입했습니다.
위성은 냉장고만한 크기이며 위성 플랫폼은 샌프란시스코의 위성 영상 회사인 Planet Labs에서 제공합니다.
위성에는 Google이 개발한 TPU 4개가 장착되어 있으며, 이를 합친 컴퓨팅 성능은 지상 데이터 센터의 서버와 거의 같습니다.
태양광 패널로 구동되는 출력은 약 1kW로 전자레인지나 헤어드라이어에 거의 충분합니다. Google의 계획은 Suncatcher가 약 1년 동안 실행되는 것입니다. 위성 자체는 대기권에 다시 진입하여 불타버릴 때까지 최대 6년 동안 궤도에 머물 수 있습니다.
Pichai는 이번 임무가 주로 하드웨어의 성능과 열 방출을 테스트하여 TPU가 방출, 방사선 및 열 방출이라는 세 가지 주요 장벽을 견딜 수 있는지 확인하는 것이라고 말했습니다.
궤도도 중요합니다.
MVP는 '새벽-황혼 SSO'(새벽-황혼 SSO)에 진입했습니다. 이를 통해 위성은 항상 지구의 황혼선 가까이에서 비행할 수 있으며 거의 항상 햇빛을 받을 수 있습니다.
지상에서 태양광 패널은 빛의 강도, 낮과 밤, 흐린 날과 비오는 날에 따라 제한됩니다. 하지만 우주에서는 다르다. 태양 에너지의 복사는 더 강합니다. 동일한 패널이 방출할 수 있는 전력은 지상 전력의 최대 8배에 달해 거의 지속적인 전력 공급이 가능하다.
Google은 81개의 위성을 사용하여 반경 약 1km, 평균 궤도 고도 약 650km의 배열을 구성한 다음 레이저 위성 간 링크(자유 공간 광통신)를 사용하여 이들을 컴퓨팅 클러스터로 통합할 계획입니다.
궤도에는 많은 공간이 있지만 이들 위성은 여전히 함께 "압착"되어야 합니다. 우주 컴퓨팅 성능이 지상 데이터센터와 동등하려면 위성 간 통신이 빠르고 안정적이어야 하기 때문이다.
현재 위성 간 레이저 링크 속도는 대부분 초당 1~100기가비트이며 '장거리 및 낮은 대역폭'을 위해 설계되었습니다.
하지만 Google의 핵심 목적은 AI를 훈련시키는 것이므로 이 배열에는 '매우 짧은 거리와 매우 높은 대역폭'이 필요하다는 점을 잊지 마세요.
Google의 예측에 따르면 분산 학습을 실행하려면 단일 링크가 초당 10테라비트의 총 대역폭에 도달해야 합니다. 거리가 가까워질수록 필요한 수신 광전력은 크게 떨어집니다.
정확도는 두 개의 고속 위성이 몇 마일 떨어진 동전 크기의 서로의 목표를 겨냥하는 것과 거의 같습니다.
앞서 언급했듯이 Google 엔지니어가 AI 칩을 우주로 보내기 위해서는 세 가지 장애물을 통과해야 합니다.
첫 번째 수준은 출시 자체입니다. 로켓이 하늘로 날아가는 데는 약 10분 정도 걸립니다. 위성은 지속적인 가속을 겪게 됩니다. 일부 구성 요소는 중력 가속도의 50~100배를 즉시 견딜 수 있으며 심한 진동도 견뎌야 합니다.
발사 전에 팀에서는 로켓의 진동 주파수를 시뮬레이션하기 위해 3개 축에서 위성을 테스트했습니다.
두 번째 수준은 방사선입니다.
우주 광선과 태양 활동으로 인해 전자 부품에 '비트 플립'이 발생할 수 있습니다. 이는 단일 입자 충돌로 인해 비트가 0에서 1로 변경되어 계산 오류가 발생할 수 있음을 의미합니다.
방사선에 맞서기 위해 Google은 TPU를 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 가속기에 장착하고 67MeV 양성자 빔을 조사한 후 AI 작업을 실행하도록 했습니다.
예비 결과에 따르면 칩은 5년 이상의 임무에 해당하는 방사선량을 견뎌낸 것으로 나타났습니다.
그러나 비디오 메모리에는 여전히 수정 불가능한 오류가 있습니다. 구글은 이 오류율이 "아마도 추론에 허용될 수준"이라고 말했다. 훈련에 미치는 영향에 대해서는 지속적인 연구가 필요하다.
세 번째 수준은 열 방출입니다.
우주는 진공이고 공기 대류가 없으며 팬은 전혀 쓸모가 없으며 AI 칩은 엄청난 열을 발생시킵니다.
따라서 Google의 계획은 변형 가능한 "열 인터페이스 재료" 층을 사용하여 칩을 알루미늄과 구리로 만든 히트 파이프에 연결한 다음 열을 방열판으로 전도하여 우주로 방출하는 것입니다.
문제는 방열판의 기능이 제한되어 있다는 것입니다. 따라서 이 테스트에서 TPU는 매번 약 15분 동안 간헐적으로만 실행될 수 있었고 실행 후 방열판이 열을 방출할 때까지 기다려야 했습니다.
Google은 테스트를 위해 이 위성에서 Gemini 모델을 실행할 예정이지만 지속적으로 작동하게 할 수는 없습니다.
이 프로젝트는 Google의 수석 이사인 Travis Beals가 이끌고 있으며 그의 부서는 '지능의 패러다임'입니다.
피차이는 이것이 제품 출시가 아니라 '궤도 데이터센터'로 가는 디딤돌임을 강조했다.
2027년에 Google은 레이저 위성 간 링크를 구체적으로 검증하기 위해 프로토타입 위성 2개를 더 발사할 계획입니다.
Suncatcher가 언제 '프로젝트'에서 '제품'으로 바뀔지에 대해 Pichai는 수년을 기다려야 한다고 말했습니다.
이 모든 일을 하게 된 동기는 무엇인가요?
대형 모델을 훈련하고 실행하는 데 전력 소모가 크다는 것은 누구나 다 아는 사실입니다.
2026년에는 전 세계의 모든 하이퍼스케일 데이터 센터 제조업체가 전 세계에서 전력을 찾을 것입니다. 미국 버지니아주 데이터 센터에서 아일랜드까지. 지상에는 잡을 수 있는 거의 모든 전기가 있습니다.
Google의 생각은 지상에서 전기, 토지, 물을 놓고 경쟁하는 것보다 우주 공간에서 기회를 찾는 것이 더 낫다는 것입니다.
태양에너지 자체 외에 우주에는 주민도 없고, 농경지도 없고, 공동체의 반대도 없습니다. 또한, 서버용 데이터센터를 구축하고, 이를 전력망에 연결하고, 냉각을 위해 물을 소비하는 번거로움도 없애줍니다.
구글은 논문에서 태양에서 나오는 전력이 인류가 생산하는 총 전력의 1000억 배 이상이라고 밝혔습니다.
Suncatcher의 또 다른 주요 특징은 모듈성입니다.
많은 SF 작품에서 우주 연구 센터는 대개 매우 크고 컴퓨터로 가득 찬 '메가 구조물'입니다.
그러나 Google은 이 접근 방식을 선택하지 않았습니다. 그리고 이 "통합" 솔루션은 논문에서 구체적으로 논의되었습니다. 결론은 이 구조물은 우주에 있는 인간이나 로봇이 현장에서 조립해야 한다는 것이다. 충돌 회피는 더 까다롭고 구조적 강도 요구 사항도 무게와 복잡성을 증가시킵니다.
Google의 선택은 여러 개의 작은 위성을 사용하여 매우 가까운 형태로 비행하는 것입니다.
이것의 장점은 확장성입니다. 더 많은 컴퓨팅 성능이 필요하면 위성을 몇 개 더 보내면 됩니다. 이론적으로는 아침, 저녁 궤도 구역 전체가 채워질 때까지 빌딩 블록처럼 무한히 쌓을 수 있습니다.
이론적으로는 말이 되지만 경제적으로 실현 가능하다는 의미는 아닙니다.
Google은 몇 가지 계산을 수행한 결과 1kg의 페이로드를 낮은 지구 궤도로 보내는 데 드는 비용이 대략 미화 1,500~2,900달러라는 사실을 알아냈습니다. 하지만 이 가격은 어디까지나 아이디어일 뿐이다. 구체적인 상황은 당시 출시 수요에 따라 달라진다. 실제 비용은 이보다 더 높을 수 있습니다.
Google은 Suncatcher가 실제로 작동하려면 비용이 킬로그램당 약 200달러로 낮아져야 한다고 말했습니다.
왜 200달러인가요?
미국의 데이터 센터 전기 비용이 연간 킬로와트당 대략 미화 570~3,000달러이기 때문입니다. 발사 비용을 킬로그램당 미화 200달러로 줄일 수 있다면, 발사 비용을 킬로와트 단위로 계산하여 위성의 전체 수명에 걸쳐 분산한다면 지상 데이터 센터의 에너지 비용과 대략 동일할 수 있습니다.
Google은 킬로그램당 200달러라는 목표를 달성하려면 두 가지 전제 조건이 필요하다고 말했습니다. SpaceX의 스타쉽이 성공적으로 사용 가능하고 1년에 180회 발사될 수 있어야 한다는 것입니다.
따라서 구글은 적어도 2035년까지는 불가능할 것으로 예측하고 있습니다.
그때에는 연간 킬로와트당 계산된 우주 기반 데이터 센터의 출시 및 운영 비용이 같은 규모의 지상 데이터 센터의 에너지 비용과 동일할 수 있습니다.
물론 그때쯤이면 지상 데이터센터 자체의 전기요금도 변할 것이고, 그 가격은 더 높아질 수도 있고 낮아질 수도 있습니다.
2035년은 아직 멀었지만 우주 경쟁은 이미 시작되었습니다.
머스크는 오랫동안 SpaceX가 우주 데이터 센터를 '수행'한다고 말해왔습니다. 피차이가 자신이 MVP임을 알리는 게시물을 게시한 후 머스크는 두 개의 로켓 이모티콘으로 그에게 응답했습니다.
이후 머스크는 "우주의 총 컴퓨팅 파워는 분명히 모든 컴퓨팅 파워의 100%에 접근할 것"이라고 말했습니다.
아마존 창업자 베조스도 비슷한 말을 했습니다. 그는 10년 안에 우주에 기가와트급 데이터센터가 생길 것이라고 말했다. 전 Google CEO인 Eric Schmidt는 로켓 회사인 Relativity Space를 인수했으며 데이터 센터를 하늘로 보내고 싶어합니다.
스타클라우드는 엔비디아 H100을 탑재한 위성을 궤도에 올려놓고 언젠가는 4km 태양광 어레이에 걸쳐 5기가와트 규모의 우주 데이터 센터를 건설할 것이라고 밝혔습니다.
구글의 문샷
썬캐쳐를 비즈니스적인 관점으로만 이해한다면 사실 별 이야기가 없습니다. 결국, 칩을 우주로 보내기 위해 많은 돈을 쓰는 것은 단지 전기를 절약하기 위한 것뿐일까요?
비즈니스는 비즈니스의 외층에 불과하기 때문입니다. 이 프로젝트의 진짜 뿌리는 구글이 창립 때부터 심어온 '문샷(Moonshot)'이라는 문화다.
이야기는 2005년에 시작됩니다.
그해 스탠포드 대학의 Sebastian Thrun 교수는 학생들을 이끌고 Stanley라는 무인 차량을 제작했으며 미국 국방고등연구계획국(DARPA)이 주최한 그랜드 챌린지(Grand Challenge)에 참가했습니다.
대회에서는 자율주행차가 캘리포니아의 132마일에 달하는 오프로드 코스를 횡단해야 합니다.
스탠리는 전체 경주를 완주하고 우승을 차지하며 한 번의 전투로 유명해졌습니다.
그 게임의 관중 중에는 변장을 한 것으로 알려진 Google 창립자 래리 페이지와 세르게이 브린도 있었습니다.
그들은 경기를 보러 오는 것뿐만 아니라 사람들을 모집하기 위해 경기에 올 준비도 합니다.
2007년에 Page는 거의 무제한의 리소스를 보유한 Thrun을 Google에 초대했습니다.
트론은 실망하지 않았습니다. 그가 자율주행차에 설치한 360도 차량 내 카메라 시스템은 나중에 Google 스트리트 뷰가 되었습니다. 2009년 1월에는 자율주행 프로젝트인 Project Chauffeur를 시작했습니다. 이 프로젝트는 결국 오늘날의 자율주행 Waymo로 성장했습니다.
그래서 페이지는 그에게 Google 최초의 '기타 업무 담당 이사'라는 전례 없는 직위를 부여했습니다. “투자자들이 이해할 수 없지만 멋있는” 것들을 전문적으로 다루세요.
트론만으로는 충분하지 않습니다. 페이지는 또한 다른 남자인 Astro Teller와 사랑에 빠졌습니다.
Taylor는 카네기 멜론 대학교에서 인공 지능 박사 학위를 취득했습니다. 구글에 합류하기 전 그는 웨어러블 기업 바디미디어(BodyMedia), AI 투자펀드인 세레벨럼 캐피털(Cerebellum Capital) 등 꾸준히 사업을 시작했다.
페이지는 자신이 "미친 아이디어를 사업으로 전환"하는 테일러의 이력서가 마음에 든다고 말한 적이 있어 그를 "신제품 디렉터"로 영입했습니다.
1962년 9월 12일, 존 F. 케네디 당시 미국 대통령은 라이스대학교에서 "우리는 10년 안에 달에 가기로 결정했다"는 연설을 했습니다. 즉, 우리는 10년 안에 달에 가기로 결정했습니다. 때는 1969년이 되었고, 실제로 아폴로 11호가 올라갔습니다.
그 이후로 Moonshot이라는 단어는 영어로 '개방적이고 시간 제한이 있으며 기술적으로 터무니없지만 자원을 동원하여 달성해야 하는' 야심찬 목표를 의미하게 되었습니다.
페이지와 브린은 모두 몬테소리 학교에 다녔습니다. 페이지는 "우리는 모두 몬테소리 학교에 다녔다. '규칙과 명령에 불복종하고, 자기주도적으로 행동하고, 세상에 대해 끊임없이 질문하고, 남과 다르게 행동하는 것'이 우리를 조금 다르게 만드는 일종의 훈련이라고 생각한다"고 말했다.
2010년에 Google 내에 '달 착륙' 문화를 전달하기 위해 특별히 설계된 Taylor와 Thrun이 이끄는 Google X라는 반비밀 실험실이 등장했습니다.
테일러는 아폴로 프로젝트가 불가능을 가능하게 만드는 X의 정신적 프로토타입이라고 말했습니다.
그는 또한 직관에 반하는 규칙을 결론지었습니다. 즉 사람들이 10%의 시간 동안 수행하는 것보다 10배 더 나은 작업을 수행하도록 하는 것이 더 쉽습니다. 10%의 개선은 당신이 이전 경로에 있는 다른 모든 사람들보다 여전히 더 똑똑하다는 것을 의미하기 때문입니다. 10배 목표는 사람들이 자신의 길을 완전히 바꾸도록 강요할 것입니다.
나중에 Google X는 이름을 직접 바꾸고 X, The Moonshot Factory가 되었습니다. 이 때문에 Taylor는 나중에 "Captain of Moonshots"라고 불렸습니다.
X는 일반 기업 연구소와 다릅니다. 일반연구소는 모회사 본업 개선에 분주한 반면, X의 사명은 구글 본업 외의 문제를 해결하는 것이다. 수익 목표에 의존하거나 제 시간에 제품을 배송할 필요가 없습니다.
이제 Suncatcher를 되돌아보면 모든 것이 제자리를 찾았습니다.
Google은 공식 블로그에서 10여년 전에 시작된 양자 컴퓨팅, 15년 전 자율 주행이라는 두 가지 '전임자'와 함께 이를 명확하게 순위를 매겼습니다.
Suncatcher는 Google의 Moonshot 전통에 새로 추가된 기능입니다.
전작들처럼 처음 태어났을 때는 미친 것처럼 보였습니다. 하지만 구글이 감히 서버를 하늘로 보내려는 핵심 이유는 바로 이런 “비용 효율성과 상관없이 불가능한 것을 먼저 시도한다”는 문화다.
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