구글, 궤도에서 젬마 4 가동…첫 응답은 하이쿠 세 줄

구글이 지구 궤도를 도는 시험위성에서 AI 모델 젬마 4를 실행했다. 10월 30일 구글이 공개한 첫 응답은 영문 하이쿠 세 줄이었다. 지상 연구진이 우주에 있다는 것을 주제로 시를 청하자 위성에 실린 데이터센터용 AI 칩(TPU)이 문장을 계산했다. 위성이 노르웨이 스발바르 제도 상공을 지날 때 그 시가 전파를 타고 지구로 돌아왔다.

젬마가 발아래 지구를 푸른 구슬에 빗댄 첫 행은 지상에서 올려보낸 질문 한 줄에서 나왔다. 이미 학습한 모델이 그 질문을 받아 이어질 말을 차례로 계산하는 추론 작업이었다. 구글은 이 첫 응답을 새 컴퓨터에서 처음 프로그램을 돌릴 때의 ‘헬로 월드’에 비유했다. 칩에 전원이 들어오는지부터 지상에서 사람이 답을 읽을 수 있는지까지 한 번에 확인하는 과제였다.

로켓이 뜬 날과 시가 돌아온 날

사진의 팰컨 9는 10월 1일 미국 캘리포니아주 반덴버그 우주군기지에서 이륙했다. 스페이스X가 여러 고객의 탑재체를 함께 싣고 간 트랜스포터-18 임무였다. 그중 하나가 구글과 위성 기업 플래닛이 함께 만든 선캐처 시제품이다. 구글은 발사 당일 위성에서 신호가 왔다고 발표했다. 첫 교신 다음에는 궤도에 도착한 컴퓨터를 차례로 점검하는 일이 남아 있었다.

연구진은 수 주에 걸쳐 호스트 컴퓨터와 TPU 장치의 전원을 켜고, 초기 기계학습 시험을 했다. 이후 지상국이 위성을 볼 수 있는 시간에 첫 요청을 올려 보냈다. 하이쿠 다음에는 다섯 행으로 쓰는 다른 형식의 시도 청했고, 탑재 장비의 기술 상태를 보고하는 질문도 시험했다. 구글은 첫 응답을 받은 때를 10월 30일 발표에서 그 주라고만 적었다. 발사부터 발표까지 약 한 달에는 초기 장비 점검 기간이 함께 들어 있다.

위성에서 언어모델이 답을 만든 전례는 있다. 스타클라우드가 2025년 11월 띄운 스타클라우드-1에는 엔비디아의 H100 GPU가 실렸고 그해 12월에는 궤도에서 젬마를 구동했다. 선캐처에서 처음 확인한 것은 구글의 데이터센터급 TPU로 이 과정을 수행했다는 점이다.

같은 로켓을 타도 궤도에서는 각자의 전력을 쓴다

사진에서는 여러 장비가 가운데 원통형 구조물 주위에 달려 있고 양옆으로 로켓 머리 덮개인 페어링이 열려 있다. NASA가 공개한 트랜스포터-18 발사 전 자료다. 이 비행에는 NASA가 지원한 소형 우주선 세 기와 상업용 탑재체들이 같이 올랐다. 구글은 선캐처도 이 발사 임무에 실렸다고 확인했다. 사진 설명만으로는 여러 장비 가운데 어느 것이 선캐처의 컴퓨터인지 식별할 수 없다.

전원을 마련하는 일과 열을 빼는 일은 따로 따져야 한다. 선캐처는 햇빛을 거의 계속 받을 수 있는 저궤도에서 태양광을 전기로 바꾸는 방안을 연구한다. 시험위성에는 TPU 네 개가 실렸다. 테크크런치는 10월 30일 이 위성의 최대 발전 용량이 1킬로와트(kW)이며 한 번에 켤 수 있는 TPU는 한 개라고 보도했다. 1kW는 위성이 낼 수 있는 전력의 상한이다. 하이쿠 한 편을 만드는 데 든 전력량은 구글 발표에 나오지 않는다.

TPU에서 나온 열은 히트파이프를 따라 방열판으로 이동한다. 파이프는 열을 다른 위치로 실어 나르고, 방열판은 그 열을 적외선 등 전자기파 형태로 외부에 내보낸다. 지상 서버에서는 팬이 주변 공기를 움직여 열을 옮길 수 있지만 진공인 위성 바깥에는 그 공기가 없다. 구글은 위성을 띄우기 전에 압력과 온도를 조절한 열진공 챔버에서 이 냉각 경로를 시험했다.

우주의 방사선은 열과는 다른 고장을 일으킨다. 고에너지 입자가 메모리를 지나가면서 0으로 저장한 값을 1로 뒤집을 수 있다. 구글 연구진은 캘리포니아대 데이비스의 양성자 빔 시설에서 트릴리움 TPU로 연산을 수행하며 오류를 관찰했다. 5년 동안 해당 궤도에서 받을 것으로 가정한 누적 선량의 약 세 배를 쬐자, 고대역폭 메모리에 부하를 주는 시험에서 이상이 나타났다. 같은 실험에서 일반 기계학습 작업은 더 높은 누적 선량에서도 계속 실행됐다.

첫 시가 제대로 돌아왔다는 것만으로 몇 년간 쓸 수 있는 장비인지 알기는 어렵다. 짧은 추론에서 생긴 오류와 긴 학습 도중 나중까지 전파되는 오류는 작업에 미치는 영향도 다르다. 연구진은 궤도에서 장비가 실제로 겪는 열과 방사선 아래에 여러 작업을 반복해 보고, 지상 시험에서 예상한 신뢰도가 유지되는지 확인할 계획이다.

한 대와 교신한 뒤, 두 대를 연결하는 시험

초당 800기가비트(Gb/s)는 지상의 짧은 광통신 경로에서 상용 부품을 조합해 측정한 단방향 전송 속도다. 연구진이 논문에 함께 쓴 1.6테라비트(Tb/s)는 양방향을 합친 값이다. 구글은 2027년에 위성 두 기 사이에 빛으로 통신하는 시험을 하겠다고 밝혔다. 이번에 시가 오간 경로의 한쪽 끝은 지상국이었다. 다음 실험에서는 데이터를 보내고 받는 양쪽이 모두 궤도를 돌게 된다.

여러 위성이 큰 AI 작업을 나눠 맡으려면 한 위성이 계산한 중간 결과를 다른 위성에 제때 넘겨야 한다. 레이저의 송신기와 수신기는 모두 이동하므로, 두 위성이 서로의 위치를 정밀하게 알아야 빛이 상대 장비에 닿는다. 다음 두 위성의 관건은 실제 편대 비행 중 어느 거리에서 얼마만큼의 데이터를 안정적으로 교환할 수 있느냐다.