우주 데이터센터의 경제성
Economics of Orbital vsTerrestrial DC
우주 데이터센터의 경제성을 논할 때 가장 중요한 기준은 감성이 아니라 단가입니다. Andrew McCalip은 1GW급 전력 인프라를 궤도에 구축한다고 가정하고, 이를 지상 대안과 동일한 단위인 $/W(와트당 자본비)와 LCOE($/MWh, 균등화 발전비용)로 비교합니다. 그의 모델에서 궤도 태양광 기반 1GW 시스템의 총 투자비는 약 312억 달러이며, 이를 1GW로 나누면 $31.20/W 수준입니다. 반면 지상에서 온사이트 가스복합발전(CCGT)과 데이터센터 인프라를 함께 구축할 경우 약 148억 달러, 즉 $14.80/W로 계산됩니다. 단순 비교만으로도 궤도는 지상 대비 약 2배 이상의 자본비 구조를 보입니다.
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비용 구조를 세분화하면 차이는 더욱 선명해집니다. 궤도 시스템에서 가장 큰 비중은 위성 하드웨어 비용으로 약 222억 달러 수준이며, 발사 비용이 약 90억 달러입니다. 여기에 운영비(연 1% 가정), 개발비, 교체 비용이 추가됩니다. 즉 발사비만의 문제가 아니라, 전력 생산·구조물·방열판·통신·내구성 설계를 모두 포함한 우주용 인프라 제작비가 핵심 변수입니다.
1GW를 만들기 위해 필요한 물리적 규모도 상당합니다. 모델에서는 위성 한 기가 약 27kW를 생산한다고 가정하며, 이를 기준으로 약 3만7천 기의 위성이 필요합니다. 총 궤도 투입 질량은 약 2,220만 kg(2.22×10⁷ kg) 수준으로 추정됩니다. 발사 단가를 kg당 1,000달러로 가정하면, 단순 계산으로도 수십억 달러 규모의 발사비가 도출됩니다. 발사체를 대형 재사용 로켓 기준으로 환산하면 약 200회 이상 발사가 필요합니다. 이는 단순한 기술 실험이 아니라, 국가급 산업 프로젝트에 가까운 규모입니다.
성능 열화와 고장률도 비용에 직접 반영됩니다. 우주 태양전지는 방사선 환경에서 연 2.5% 수준의 출력 저하를 가정하며, 이를 보정하기 위해 초기 설비 용량에 약 6% 이상의 마진을 추가합니다. GPU 고장률은 연 9%로 가정하고 5년 누적을 고려하면 약 20%에 가까운 추가 마진이 필요합니다. 즉 우주 시스템은 초기 설계 단계에서 미래 고장과 열화를 선반영해야 하며, 이는 곧 추가 질량과 추가 발사비로 연결됩니다.
이를 LCOE로 환산하면 궤도는 약 $891/MWh 수준으로 계산되며, 지상 대안은 약 $398/MWh입니다. 지상 시스템은 PUE 1.20, 가스 가격 $4.30/MMBtu, 열효율 6,200 BTU/kWh, 가동률 85% 등의 가정 하에서 연료비 약 $27/MWh 수준으로 운영이 가능합니다. 즉 지상은 이미 산업적으로 최적화된 공급망과 유지보수 체계를 갖추고 있으며, 고장 시 즉시 교체가 가능하다는 점에서 비용 안정성이 높습니다.
결국 현재의 수치 스냅샷에서는 우주 데이터센터가 지상 대비 명확히 비쌉니다. 그러나 이 분석이 보여주는 핵심은 불가능이 아니라 비용 곡선의 문제입니다. 발사 단가가 더 하락하고, 대형 태양광 구조물의 질량 대비 출력 효율이 개선되며, 궤도 조립이 자동화된다면 $/W 곡선이 교차할 가능성도 존재합니다.
우주 데이터센터는 공상과학이 아니라, kg와 kW, $/W의 함수입니다. 1GW를 만들기 위해 3만7천 기 위성, 2천만 kg 이상의 질량, 200회 이상의 발사라는 숫자가 필요하다는 사실이 이 사업의 본질을 보여줍니다. 그리고 이 숫자들이 얼마나 빠르게 낮아질 수 있는지가, 우주 컴퓨팅의 미래를 결정하는 변수입니다.
