구글 TPU 4개, 10월 1일 우주 궤도 시험

구글이 트릴리엄 TPU 4개를 탑재한 시제품 위성을 10월 1일 발사한다. 발사 충격과 우주 방사선, 진공 환경의 냉각 조건에서 지상 데이터센터용 AI 반도체가 실제로 작동하는지 확인하는 첫 궤도 시험이다.

구글은 프로젝트 선캐처(Project Suncatcher) 위성을 스페이스X의 트랜스포터-18 공유 발사 임무에 실어 미국 캘리포니아주 반덴버그 우주군 기지에서 발사할 예정이다. 위성은 구글과 위성 영상 기업 플래닛(Planet)이 공동 개발했다.

구글은 공식 블로그에서 이번 위성에 트릴리엄 세대 TPU 4개가 탑재된다고 밝혔다. TPU는 구글이 AI 학습과 추론을 위해 자체 개발한 전용 반도체다.

발사 과정은 첫 번째 시험대다. 로켓이 저궤도에 진입하는 약 10분 동안 위성은 강한 진동과 최대 10배 중력에 이르는 가속도를 받으며, 개별 부품에는 50~100G 수준의 힘이 가해질 수 있다.

구글 연구진은 지상에서 위성을 세 축으로 흔들어 발사 때 발생하는 진동을 재현했다. 실제 발사에서는 칩과 위성 구조물이 이 같은 진동과 가속도를 견디면서도 정상적으로 작동해야 한다.

방사선도 핵심 변수다. 태양 활동과 우주선은 전자 부품의 메모리와 연산에 오류를 일으킬 수 있어, 구글은 캘리포니아대학교 데이비스 캠퍼스 크로커 핵연구소의 양성자 빔 시설에서 TPU를 시험했다.

연구진은 방사선을 쬐는 동안 AI 작업을 실행하며 메모리의 0이 1로 바뀌는 비트 플립이 연산에 미치는 영향을 관찰했다. 지상 시험에서 트릴리엄 TPU는 5년간 우주 임무에서 예상되는 총이온화선량보다 많은 방사선을 견뎠다고 구글은 설명했다.

다만 지상 시험 결과가 실제 궤도 환경에서의 장기 작동을 보장하는 것은 아니다. 이번 발사에서 수집되는 데이터는 TPU의 방사선 내구성과 연산 안정성을 추가로 확인하는 데 활용될 예정이다.

냉각은 우주 AI 인프라의 가장 까다로운 과제로 꼽힌다. 지상 데이터센터처럼 공기나 냉각수를 이용할 수 없기 때문에, 칩에서 발생한 열을 방열판을 통해 복사 방식으로 우주에 내보내야 한다.

구글은 열 파이프와 방열판을 결합한 냉각 구조를 열진공 챔버에서 시험했다. 이번 임무에서는 진공과 온도 변화가 있는 실제 우주 환경에서 이 구조가 얼마나 효율적으로 열을 방출하는지 측정한다.

구글의 장기 구상은 위성 한 기에 수십 개의 TPU를 탑재하고 여러 위성을 군집으로 운용하는 것이다. 위성 간 AI 작업을 연결하려면 짧은 거리에서 높은 대역폭을 제공하는 레이저 통신과 위성 위치 제어 기술이 필요하다.

구글이 연구한 위성 군집 구성에서는 여러 위성이 가까운 거리에서 비행하며 광통신으로 데이터를 주고받는다. 구글 연구진은 연구 논문에서 지상 시험을 통해 광 송수신기 한 쌍이 단방향 800Gbps, 양방향 합산 1.6Tbps의 대역폭을 구현했다고 밝혔다.

앞서 구글은 이르면 2027년 초 위성 2기를 발사해 위성 간 통신을 시험하는 계획을 공개했다. 구글이 2027년 초 위성 2기 발사 계획을 공개한 내용은 두 위성 간 고대역폭 통신 검증을 포함하지만, 이번 트랜스포터-18 임무는 단일 위성의 하드웨어 생존성과 냉각 성능 확인에 초점을 둔다.

이번 발사는 우주에 상용 데이터센터를 즉시 구축하는 단계가 아니라 연구·실증 단계다. 구글은 먼저 TPU가 발사와 궤도 환경을 견디는지 확인한 뒤 2027년 위성 간 레이저 통신 시험으로 검증 범위를 넓힐 예정이다.