🎩 일론 머스크가 우주에 데이터센터를 올리려는 이유는?

도대체 왜 이렇게 기업뿐 아니라 정부가 나서서 우주로, 우주로 나서려는 걸까? 그 이유는 데이터센터에 드는 에너지 문제 때문이야. 일단 데이터센터에 들어가는 엄청난 양의 전력이 골칫거리야. 거기에 더해 데이터센터에서 발생하는 열을 식히는 것도 문제지. AI 컴퓨팅 과정에서 미친듯이 발생하는 열을 낮춰야만 GPU들이 계속해서 계산을 할 수 있을 테니까. 그런데 데이터센터 냉각에 들어가는 에너지가 생각보다 많아.

딜로이트의 분석 자료야. AI 데이터센터에 들어가는 에너지를 그려보면 1위는 컴퓨팅 및 서버 운영이야. 전체 에너지의 40%를 차지하고 있지. 2위를 살펴보면 냉각 시스템인데 실상 1위랑 큰 차이 없는 39%를 기록하고 있어.

냉각에 들어가는 물 문제도 있어. 데이터센터의 온도를 낮추는 방법은 크게 공기를 통해서하거나 혹은 물을 이용하는 방법이 있지. 전통적으로는 공기 기반의 공랭식 설계가 주를 이루었어. 하지만 최근 AI 데이터센터에서는 공랭 시스템으로는 버티기 어려울 정도로 열이 많이 발생해서 수냉식이 점점 늘어나고 있어. 물론 공랭식 설계에서도 뜨거워진 공기를 냉각시키는 냉각탑에 들어가는 물의 양이 많았지만 수냉식이 늘어나면서 더 많아지는 거지.

가령 2018년부터 액체 냉각 시스템을 개발해 현재는 데이터센터에 시스템을 구축해둔 구글의 사례를 보면 점점 늘어나는 물의 양을 확인할 수 있어. 그래프를 통해 살펴볼까?

2016년, 구글의 물 사용량은 94억 리터. 작년엔 그 규모가 416억 리터로 늘어나. 8년 사이에 4배 이상 증가한 거야. 2021년부터는 구글의 데이터센터에서 사용한 물만 따로 볼 수 있는데 그 비율 역시 점점 늘어나고 있어. 작년엔 거의 90%에 다다르기도 했지.

그런데 우주에서는 이 골칫거리 문제를 단번에 해결할 수 있어. 데이터센터에 사용할 전기 마련하려고 SMR도 만들고 이것저것 다 해보고 있는데, 우주에서는 태양광을 이용하면 돼. 특정 궤도에 위치한 태양광 패널은 1년 중 99% 이상 태양에 노출돼서 태양빛을 받을 수 있거든. 지구에서 항상 고민하던 탄소 배출 문제도 없고, 사실상 청정에너지의 끝판왕으로 활용될 수 있는 거지.

게다가 우주의 평균 온도는 영하 270도야. 지구에서처럼 물을 쓰거나 공기를 써서 온도를 낮출 필요 없는 거지.

사실 우주에서 태양광을 활용해 발전을 하겠다는 아이디어는 1960년대 말부터 등장했어. 상당히 오래된 제안이었지만 경제성이 낮아서 발전되지 못했지. 하지만 일론 머스크의 스페이스X가 재사용 로켓을 성공시키면서 위성 발사 비용이 크게 줄어들면서 다시금 관심을 받고 있어.

게다가 그동안 발목을 잡았던 건 우주에서 만든 전기를 지구로 보내는 과정에서 발생하는 전력 손실이었는데, 우주 데이터센터에서는 지구에 보낼 필요 없이 바로 사용하는 구조라 해결이 되어버리는 거지.

물론 모든 게 탄탄대로인 장밋빛 미래가 보장된 건 아니야. 우주 궤도에 데이터센터 만들려면 일단 우주에 설비를 갖춰두어야 할 텐데, 쏘아 올려야 할 인프라를 생각해보면 돈이 상당히 들 거라는 지적이 많아. 가령 스타클라우드가 제시하는 5GW급 우주 데이터센터에는 가로세로 4km의 태양광 패널과 방열 패널이 필요해.

아무리 발사비가 줄었어도 이 정도 대규모 설비를 갖추려면 수백 억 달러의 비용이 들 거라는 게 전문가들의 지적이고. 또한 우주 방사선이나 우주 쓰레기 같은 환경 영향으로 데이터센터에 문제가 생길 경우에 신속하게 유지 보수를 하기가 어렵다는 것도 해결해야 할 문제야.

강대국들은 태양광 에너지를 넘어서 앞으로 확장될 '우주 경제 시스템'을 안정적으로 가동시키기 위한 에너지 해결책도 고민하고 있어. 그래서 그 시선을 지구 궤도를 넘어 달에도 돌리고 있지. 달을 개발한다는 얘기가 막연한 이야기로 들릴 수 있지만 이미 많은 기업들과 국가들이 미래의 에너지원을 확보하기 위해 경쟁에 뛰어들고 있어.

일단 달에서 경제 시스템이 돌아가려면 크게 3가지 요소가 갖춰져야 해. 달까지 도달할 수 있는 능력이 있는가, 지구로 귀환하기 위한 연료 보급 수단이 있는가, 마지막으로 달에서 운영될 수익성 있는 사업이 존재하는가. 나머지는 어느 정도 납득이 가고 익숙한데 달에서 수익성 있는 사업은 쉽게 떠오르진 않지.

바로 이 지점에 최근 주목받는 헬륨3가 있어. 이 헬륨3는 단 1g만으로 석탄 40톤과 맞먹는 에너지를 낼 수 있어서 미래 에너지원으로 각광받고 있지. 문제는 헬륨3가 지구에서는 자연적으로 생성되지 않아서 가격이 엄청나게 비싸다는 거야. 불법적으로 거래되는 마약 가격과도 비교가 안될 정도로 비싸.

UN에서 집계하고 있는 주요 지역별 마약 시세에 따르면 미국에서 코카인이 kg당 3만 달러에 거래되는 것으로 추정되고 있어. 반면 헬륨3는? 헬륨3는 g당 3만 달러에 달해. 그런데 달에 이 헬륨3가 많다는 얘기가 들려와. 그래서 사업성 얘기가 나오는 거지.

각각의 영역을 하나하나 따져보면 가장 앞서있는 건 중국이야. 일단 중국은 2003년부터 달 탐사 프로젝트 창어를 가동하고 있어. 2007년 창어 1호를 시작으로 연이어 발사를 성공시키고 있지. 특히 2020년에 발사된 창어 5호는 달 앞면에서 확보한 샘플을 다시 지구로 갖고 귀환하는 데 성공하기도 했어. 게다가 올해 세계 최초로 우주 궤도에서 위성에 연료 공급에 성공하기도 했지.

사업성 역시 중국이 가장 앞서고 있어. 가령 창어 프로젝트 책임 과학자는 애초부터 프로젝트 목표 중 하나로 헬륨3를 꼽을 정도였어. 중국은 지난 탐사에서 가져온 샘플에서 새로운 광물 '창어석'을 발견했다고 발표했는데, 여기에는 헬륨3가 풍부하게 함유되어 있다고 알려져 있어.

여기서 그치지 않고 중국은 러시아와 함께 2035년을 목표로 달에 원자로를 개발할 계획도 갖고 있어. 달에서 원활한 경제 시스템이 돌아가려면 에너지가 필요하니까.

중국이 앞서나가자 미국은 부랴부랴 대응하고 있는 모습이야. 사실 미국은 지난 2020년에 달에 배치할 소형 원자로 사업 계약을 맺기도 했지만 트럼프 2기 행정부가 NASA 예산 삭감을 발표하면서 계획이 꼬였어. 그러다가 중국이 러시아와 함께 달 원자로 건설 계획을 발표하자 맞대응한 거야. 두 국가보다 빠른 2030년까지 달에 원자로를 건설하겠다는 거지.

미국은 국가 주도의 우주 산업의 비중은 점점 줄이고 민간으로 무게 추를 옮기고 있는 상황이라 그나마 기댈 곳은 스페이스X와 블루 오리진 같은 우주업체들이야. 일단 스페이스X에 이어 블루 오리진도 지난 11월에 로켓 회수에 성공했다는 건 긍정적이지. 이미 상용화 단계에 들어간 스페이스X와 비교해보면 새삼 스페이스X의 기술력이 대단하다는 생각이 들어.

또한 사업화 부문에서는 블루 오리진 출신 멤버들이 헬륨3를 판매하겠다는 interlune이라는 기업을 창업했어. 물론 아직까지는 사업 계획만 갖고 있지만 올해 미국 에너지부와 계약 체결이라는 성과를 얻기도 했지.

그런데 문득 이런 생각이 들어. 달에서는 이렇게 자유롭게 개발을 해도 문제가 없는 걸까?

1967년 발효된 '우주 조약'이라는 게 있어. 이 조약에는 달을 비롯해서 우주를 탐색할 때 국가의 활동을 규율하는 원칙이 담겨 있지. 여기에는 이런 조항이 있어. "우주 공간은 국가가 점유할 수 없다". 달도 마찬가지야. 달도 특정 국가가 점령하거나 소유할 수는 없어. 하지만 달에서 자원을 채취하는 건 따로 막고 있지 않고 있어. 국가 주권을 주장하지 않고 달의 특정 지역을 활용하기만 한다면 이 우주 조약을 벗어나는 건 아닌 거야.

그래서 1979년에 또 다른 협정인 '달 조약'이 만들어져. 여기엔 달의 자원을 어떠한 국가와 조직도 소유한다고 주장할 수 없다는 내용이 담겼지. 하지만 이 조약에 참여한 국가는 거의 없어.

미국과 영국, 당시 소련이 주도해서 만든 1967년의 우주조약에는 현재 117개 국가들이 가입해 있을 정도로 참여하는 국가들이 많아. 이번엔 1979년의 달 조약을 봐 볼까?

참여국은 단 17개국 뿐이야. 당연히 우주 강대국들은 포함되어 있지 않고. 미국은 오히려 우주 자원 개발을 촉진하기 위해 먼저 탐사하는 기업이 소유할 권리를 갖도록 하는 법률을 제정하기도 했어. 해당 법안을 두고 국제 사회에서 반발이 있었으나 뒤이어 다른 국가들도 비슷한 국내법들을 제정했지.

과거 시대의 유물로만 여겨졌던 우주 경쟁은 데이터와 자원이라는 목표를 가지고 다시 시작되었어. 미국은 민간 기업에 주도권을 맡겨 시장의 효율성과 속도를 극대화하고 있고, 중국은 국가 주도로 막대한 자본을 투입하고 있지.

새롭게 펼쳐지고 있는 우주 시대의 경쟁에서 우리나라도 신속하게 계획을 세워야 할 거야. 과거 미국-소련 시절의 우주 경쟁에서처럼 단지 구경꾼으로 남아있을 순 없을 테니까. 그 사이 우리는 세계 최고 수준의 반도체 기술과 배터리 기술, 그리고 통신 기술을 갖추었잖아. 우주 개발이 더 이상 먼 미래의 이야기가 아닌 만큼 우리의 강점을 살려서 혁신을 이뤄낼 수 있도록 전략적인 접근이 필요하지 않을까? 구독자는 어떻게 생각해? 오늘 준비한 오그랲은 여기까지야. 긴 글 끝까지 읽어줘서 진심으로 고마워!

우아한 우주

이 책은 딱딱한 이론 대신 예쁜 일러스트와 감성적인 글로 채워진 과학 에세이인데, '어른들을 위한 과학 그림책’같은 느낌이 들어. 우리는 태양 빛을 먹고 사는 존재들이고, 우리들 몸은 별의 먼지로 구성되어 있다는 식으로 과학 사실을 아주 낭만적이고 쉽게 풀어냈어. 다 읽고 나면 우리가 우주랑 연결돼 있다는 생각에 괜히 마음이 따뜻해질 거야.

SF 영화 속에서나 보던 휴머노이드 로봇이 점점 현실로 다가오고 있어. 중국 기업들이 공개한 로봇을 두고 사람이 연기하는 것 아니냐, CG로 조작한 것 아니냐는 논란이 일어날 정도지.

그래서 이번주 오그랲에서는 급격히 발전하는 휴머노이드 로봇 산업 이야기를 준비했어. 중국과 미국의 치열한 경쟁은 어떻게 흘러가고 있는지, 또 왜 테슬라 같은 자동차 회사들이 로봇 산업에 뛰어들고 있는지 5가지 그래프를 통해 살펴봤는데, 궁금하다면 위의 썸네일을 클릭해 봐!