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글로벌 우주 데이터센터 시장 동향과 中美 기술 경쟁 구도
안희정 소속/직책 : EC21R&C 연구원 2025-11-14
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☐ AI 산업의 폭발적 성장으로 인한 전력 공급 부족과 냉각 기술 한계가 가시화되면서, 24시간 태양광 활용과 자연 냉각이 가능한 우주 데이터센터가 근본적 해결책으로 부상함. 중국 위성 및 우주항공 기업 궈싱위항이 2025년 5월 세계 최초 우주 컴퓨팅 위성군 상용화에 성공한 가운데, 스타클라우드·스페이스X·구글 등 미국 빅테크가 우주 데이터센터 건설 사업을 본격화하면서 차세대 AI 인프라를 둘러싼 중미 우주 컴퓨팅 경쟁이 가속화될 전망임.
◦ AI 에너지 위기와 우주 데이터센터 부상 배경
- 글로벌 AI 산업의 폭발적 성장으로 전력 공급 부족 문제가 가시화될 것으로 예상됨. 미국의 경우 현재 계획 중인 대형 데이터센터 프로젝트의 총 용량이 45GW를 넘어섰으며, 2030년에는 200GW에 달해 미국 전체 전력 생산량의 40%를 차지할 전망임. 컨설팅 기업 FTI컨설팅(FTI Consulting)은 2027년까지 미국 데이터센터의 에너지 수요가 거의 두 배로 증가하면서 전력망이 포화 상태에 이를 것으로 분석함.
- 전력 공급 문제와 함께 냉각 기술의 한계도 AI 인프라 확장의 주요 걸림돌로 작용하고 있음. 고성능 GPU는 발열량이 매우 많아 기존 공랭식으로는 냉각이 불가능하며, 에너지 집약적인 액체 냉각 방식 도입이 불가피한 상황임. 이로 인해 데이터센터 운영 비용이 급증하고 있으며, 부지 확보와 용수 사용 등 추가적인 제약까지 발생하고 있음.
- 우주 환경은 이러한 지상 데이터센터의 한계를 근본적으로 해결할 수 있는 대안으로 주목받고 있음. 지구 궤도에서는 24시간 고강도 태양 에너지를 활용할 수 있어 발전 효율이 95%에 달하며, 지상 대비 8배 높은 전력 생산이 가능함. 또한 약 영하 270도의 우주 공간은 자연적인 냉각 환경을 제공해 열전도 소재만으로 효율적인 냉각이 가능하며, 대규모 냉각 설비 없이도 운영 비용을 대폭 절감할 수 있음.
- 위성 데이터 처리의 비효율성도 우주 컴퓨팅 수요를 촉발하는 핵심 요인임. 현재 지구 저궤도 위성들이 매일 생성하는 데이터는 수십 테라바이트에 달하지만, 통신 대역폭과 기상 조건의 제약으로 실제 지상 전송률은 10%에 불과함. 특히 재난 대응 등 실시간 처리가 필요한 분야에서는 전송 지연이 치명적 문제로 작용하며, 대량의 데이터를 지상으로 전송해 처리하는 방식은 지상 데이터센터의 부담을 더욱 가중시키고 있음.
- 중국 저장대학교(浙江大学)와 싱가포르 난양이공대학교(南洋理工大学)는 네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)에 발표한 연구를 통해 우주 탄소중립 데이터센터의 기술적 타당성을 세계 최초로 체계화함. 연구진은 원격탐사 위성에 AI 가속기를 통합한 '궤도 엣지 데이터센터'와 컴퓨팅 위성군으로 구성된 '궤도 클라우드 데이터센터'라는 두 가지 구현 모델을 제시함. 전 생명주기 탄소 효율 평가를 통해 제조·발사 단계의 초기 탄소 배출에도 불구하고, 장기 운영 시 일반 전력망 기반 지상 데이터센터보다 우수한 탄소 효율을 달성할 수 있음을 입증함.
◦ 중국 궈싱위항의 세계 최초 우주 컴퓨팅 위성군 구축
- 중국 위성 및 우주항공 기업 궈싱위항(国星宇航, GS Aerospace)은 2025년 5월 세계 최초의 우주 컴퓨팅 위성군 발사에 성공함. 5월 14일 쥬촨(酒泉) 위성발사센터에서 발사된 위성군은 궈싱위항의 '싱솬 계획(星算计划)' 1단계이자 즈장실험실(之江实验室)의 '싼티 컴퓨팅 위성군(三体计算星座)' 1단계로, 중국 최초의 궤도 상호연결 우주 컴퓨팅 네트워크를 정식 가동함. 이는 중국이 우주 컴퓨팅 분야에서 개념 검증을 넘어 기술 실증 단계로 진입했음을 의미함.
- 발사된 위성군은 총 12개 위성으로 구성되며, 개별 위성당 최고 744TOPS(초당 조 단위의 AI 산술 연산 처리 단위), 전체 5POPS(초당 경 단위의 AI 산술 연산 처리 단위)의 연산 성능을 보유함. 80억 개 파라미터 규모의 AI 모델을 탑재했으며, 위성 간 레이저 통신 속도는 최대 100Gbps에 달함. 자체 개발한 지능형 네트워크 플랫폼과 레이저 고속 통신 기술로 안정적인 우주 컴퓨팅 시스템을 구현함.
- 궈싱위항의 '제로카본 우주 컴퓨팅 센터'는 11월 6일 세계인터넷대회에서 올해의 10대 혁신 성과로 선정됨. 현재 즈장실험실과 중국과학원 공간정보연구원(中科院空天信息创新研究院) 등 다수 연구기관에 궤도 컴퓨팅 서비스를 제공하고 있음. 중국과학원 왕젠위(王建宇) 원장은 현재 수만 개에 달하는 위성의 자율적 관리를 위해서는 궤도 컴퓨팅 능력이 필수적이라고 강조함.
- 9월 쟈더우커지(佳都科技)와의 협력 프로젝트에서는 교통 도로망 분석 모델을 위성군에 탑재해 광저우 파저우(广州琶洲) 지역 원격 감지 이미지를 처리한 결과, 3분 이내에 분석과 결과 전송을 완료하며 지상 전송 대역폭을 90% 이상 절감함. 업계 전문가는 지난해 메이다(梅大) 고속도로 지반 붕괴 사고를 사례로 들며, 우주 컴퓨팅 기반 실시간 모니터링과 조기 경보로 유사 사고 피해를 대폭 줄일 수 있다고 평가함.
- 10월 13일 궈싱위항은 '싱솬 계획' 2단계 위성군을 공식 발표함. 개별 위성 연산 성능이 10P(페타)를 돌파한 '톈청-10(天秤-10)' 위성이 공개되며 규모화 배치 단계로의 전환을 알림. 즈장실험실 주도의 '싼티 컴퓨팅 위성군'은 2025년 50개 이상, 2030년경에는 1000개 위성 규모로 확대해 총 1000P의 연산 성능을 달성할 계획임.
◦ 미국 빅테크의 본격 진출과 중미 우주 컴퓨팅 경쟁 심화
- 미국 빅테크 기업들도 최근 우주 컴퓨팅 분야에서 진전을 보이고 있음. 11월 2일 스타클라우드(StarCloud)는 엔비디아(Nvidia) H100 GPU와 구글(Google) 제미나이(Gemini) AI 모델을 탑재한 기술 실증 위성 발사에 성공하며, 기존 우주 컴퓨팅 시설 대비 100배 높은 성능을 입증함. 무게 60kg의 Starcloud-1은 향후 5기가와트 규모 궤도 데이터센터 건설의 시작점이며, 공동 창업자 필립 존스턴(Philip Johnston)은 전체 수명주기 동안 이산화탄소 배출을 기존의 10분의 1로 줄일 수 있다고 밝힘.
- 일론 머스크(Elon Musk)는 스페이스X(SpaceX)의 기존 인프라를 활용한 계획을 제시함. 11월 4일 발표에서 고속 레이저 통신이 가능한 스타링크 V3(Starlink V3) 위성 규모를 확대해 우주 데이터센터를 건설하겠다고 선언했으며, 11월 9일에는 "스타십(Starship) 등장으로 연간 1테라와트 AI 연산 성능 배치가 가능해졌다"며 4~5년 내 매년 100GW 규모의 우주 데이터센터 배치를 목표로 제시함.
- 구글은 11월 5일 '선캐처 프로젝트(Project Suncatcher)'를 발표하며, 2027년 초 차세대 텐서처리유닛(TPU) 트릴리엄(Trillium)을 탑재한 실증 위성 2개 발사를 계획함. 플래닛(Planet)과 협력해 궤도에서 하드웨어를 테스트할 예정이며, 구글 고위 관계자는 "미래에는 우주가 대규모 AI 컴퓨팅을 실현하는 최적의 장소가 될 것"이라고 밝힘.
- 궈싱위항 집행부총재 자오훙졔(赵宏杰)는 현재 공개된 진척 상황을 볼 때 중국이 실제 구현 속도와 상업화 진행에서 앞서 있으며, 서방 국가들이 빠르게 움직이고 있지만 아직 같은 수준의 대규모 컴퓨팅 위성군이 궤도에서 상업 운영되는 사례는 없다고 설명함. 그러나 중국 과학원 왕젠위 원장은 스페이스X가 대형 로켓으로 스타링크 위성 발사 비용을 평균 50만 달러(약 7억 원)까지 낮춘 것과 비교하면 중국이 여전히 발사 비용 경쟁력에서 격차가 있다고 지적함.
- 우주 컴퓨팅의 대규모 확산에는 여전히 기술적·경제적 장벽이 존재함. 우주의 극한 환경이 위성 플랫폼 신뢰성에 가혹한 요구를 제시하며, 특히 컴퓨터 성능 향상과 에너지·냉각 간의 상충 관계가 핵심 과제로 남아 있음. 대규모 위성군 건설의 생산 능력과 비용도 주요 병목으로 작용함. 그럼에도 애널리스트들은 우주 컴퓨팅의 저비용, 풍부한 자원, 광활한 공간이라는 특성이 민간 우주 산업에 안정적 수익 모델을 제공한다고 분석하며, 우주 데이터센터가 향후 AI 데이터센터 에너지 문제를 해결하는 핵심 방안이 될 것이라고 전망함.
[관련 뉴스 브리핑]
[참고 자료]
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