중국 우주기업 스타비전이 상업 로켓에 최첨단 인공지능(AI)으로 작동하는 인공위성인 ‘원더 저니’를 쏘아올려 작동중이라고 저장차오신원(浙江潮新聞), 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP) 등이 보도했다. 챗GPT같은 기술이 들어가 대화형 통신을 통해 상호작용할 수 있을 것으로도 알려졌다.

‘원더 저니’라는 위성 이름은 ‘우주’(宇宙)의 개념을 처음으로 정의한 고대 중국 철학자 장자(莊子)에게서 영감을 받았다. 스타비전은 AI가 무한한 우주를 탐험할 수 있을 것이라는 희망을 반영해 이 명칭을 사용했다고 말했다.

원더저니는 지난 2020년 9월 유럽우주국(ESA)이 쏘아올린 AI칩 기반 원격탐사(RS) 이미지처리 시스템보다는 늦었지만 한층더 발전한 챗GPT시대의 AI기술까지 반영한 것으로 알려졌다.

보도에 따르면 이 위성에는 통신 기능이 탑재돼 우주에서 AI 비서가 될 수 있도록 업데이트 중인데 지상 사용자는 챗GPT와 유사한 방식으로 이 위성과 대화할 수 있다.

이 위성은 지난 10일 상업용으로 제작된 CERES-1 Y7 로켓에 실려 중국 내몽골에서 발사됐다.

세계 최초의 AI 위성을 쏘아올린 ESA를 바짝 추격하던 중국이 결국 원더저니라는 챗GPT와 유사한 AI기반 인공위성 발사에 성공함으로써 궁극적으로는 완전히 자율적으로 작동하는 우주선 시대를 이끌 또다른 응용기술을 확보한 국가가 됐다.

최근 북한이 24~31일 사이에 정찰(스파이)위성을 쏘아올린다고 일본에 통보했다는 소식이 전해졌다. 이 정찰위성이 중국의 AI 위성과 유사한 종류일 가능성은 없어 보인다. 하지만 수시로 북한의 미사일 도발 속에 살고 있는 우리가 이러한 최첨단 AI기술이 들어간 정찰위성을 하루빨리 쏘아올려 북한 도발 움직임을 즉각 확인할 수 있다면 그 효율은 엄청날 것이다.

중국의 최신 AI기반 위성 ‘원더 저니’에 대해 알아봤다. 비교를 위해 지난 2020년 9월 인류최초로 발사된 파이샛-1 인공위성의 수준은 어떤 것이었는지도 함께 알아봤다. 앞서의 두 중화권 매체 외에 더넥스트웹을 참고했다.

중국, 지구궤도에 챗GPT같은 AI 탑재 인공위성

지구궤도를 돌면서 받은 각종 데이터를 지구로 보낼 필요없이 탑재된 인공지능(AI)기반 장치로 스스로 처리하며 위성활동을 지속할 수 있을까. 중국 우주기업 ‘스타비전’의 개발자가 중국 위성으로선 최초로 이를 실현했다고 발표했다.

저장차오신원과 SCMP 보도를 종합하면 중국의 우주기업 ‘스타비전’은 지난 10일 지구궤도 상에 인공위성 ‘원더저니-1A’(地卫智能应急一号)를 발사해 현재 지구궤도를 돌고 있다.

WJ-1A라고도 불리는 이 위성은 지난 10일 낮 12시 3분에 상업용 세레스-1 Y7(CERES-1 Y7) 로켓에 실려 내몽골 주취안 위성발사센터(中国酒泉卫星发射中心)에서 발사됐다. 세레스 로켓은 원더 저니 외에도 지구 관측, 천연 자원, 농업, 임업, 스마트 시티, 그리고 재난 감소를 위해 사용될 다른 6개의 위성들을 지구 궤도로 운반했다.

이 인공위성은 기존 인공위성이 지구관제센터에 의존했던 원격탐사(Remote Sensing) 데이터 처리 방식을 혁신한다. 정찰위성도 지상을 촬영하고 이 데이터를 처리 분석해 사용한다는 점에서 기본적으로 원격탐사 위성이다.

현재 지구궤도를 돌고 있는 인공위성은 지구 관제소로 데이터를 보내 지상에서 처리된 데이터를 기반으로 각종 데이터를 수정해 가며 궤도를 돌며 임무를 수행하고 있다.

하지만 항저우에 기반을 둔 스타비전의 첸 준뤼 대변인은 “목표는 인공위성이 지구 표면에서 분석할 수 없는 상황에 대해 자율적으로 경고하고, 방대한 양의 데이터를 지구로 보내지 않고 계속해서 학습할 수 있도록 함으로써 우주선과의 인간적인 상호 작용이 가능케 하는 것이다”라고 말했다.

이 AI 기반 위성의 최종목표는 스스로 자신을 제어할 수 있는 우주선 제작이다. 스타비전은 원더저니가 향후 환경 조건을 모니터링하거나 긴급 구호 활동을 지원하는 데 사용될 수 있기를 희망하고 있다.

궁극적으로 자율위성 목표···궤도상의 첨단기술 집약체

비밀은 WJ-1A에 탑재된 ‘스트링 에지 AI 플랫폼’(String Edge AI Platform)으로 알려진 지능형 데이터 처리 장치에 있다.

첸 대변인은 “(원더저니에 실린)스트링 에지 AI 플랫폼은 실시간 관측과 처리를 가능하게 하는 위성의 두뇌 역할을 한다. 전통적으로 데이터는 분석과 지시를 위해 지상 관제 센터로 다시 보내져야 하지만 WJ-1A는 그것을 즉시 처리할 수 있다”고 말했다.

왕춘휘 스타비전 공동창업자이자 최고기술책임자(CTO)는 이달초 저장차오신원과의 인터뷰에서 “WJ-1A는 인공지능(AI)을 핵심에 탑재한 중국 최초의 인공위성으로 스마트 운영체제를 갖추고 있으며 곧 작동에 들어갈 예정이다”라고 밝혔다.

그렇다면 원더 저니 AI기능을 위한 기기들의 성능은 어느 정도일까.

원더 저니 인공위성에는 인간의 심장 근육 세포 수와 맞먹는 100억 개의 트랜지스터가 들어간다. 현재 이 위성에 탑재된 지능형 처리 장치의 처리 속도는 초당 80조 회 작동(80 TOPS), 초당 60조 부동 소수점 연산속도로 테슬라의 완전자율주행(Full-Self Driving) 칩의 144조(144TOPS)보다는 낮다. 이 위성은 전력 사용상 제약으로 인해 컴퓨팅 능력이 제한될 수 있지만, 왕은 이 위성의 연산능력이 올 연말까지 100TOPS 이상으로 성장하길 희망한다고 말했다.

왕 CTO는 “스트링은 개발되지 않은 뇌와 같다. 이것을 더 똑똑하게 만들기 위해서는 다양한 산업의 더 많은 사용자들이 그것을 가르칠 필요가 있다”며 “목표는 우주선과 인간의 상호 작용을 가능케 하는 것이다. 이는 인공위성이 지구 표면에서 분석할 수 없는 상황에 대해 자율적으로 경고하고 방대한 양의 데이터를 지구로 보내지 않고 학습을 계속할 수 있도록 할 것이다”라고 말했다.

첸 스타비전 대변인은 스트링이 공상과학 소설(SF)과 유사한 방식으로 ‘우주에서의 AI 비서’가 되는 것을 목표로 한다고 말했다.

즉, 사람들이 챗GPT 같은 AI 프로그램과 대화하듯이 지상(관제센터) 사용자들이 위성과 대화할 수 있게 될 것이라고 한다.

그는 또 “WJ-1A는 고해상도 카메라, 근적외선 카메라 및 가상현실(VR) 파노라마 카메라를 탑재하고 있어 다양한 이미지 처리 작업을 할 수 있다. 촬영된 사진의 의미를 이해해 숲과 바다를 인식할 수 있다. 또한 대상 식별, 무손실 압축 및 데이터 클리닝도 가능하다”고 말했다. (데이터 클리닝은 데이터 입력 후 분석에 앞서 조사나 입력과정상 실수를 찾아내서 수정하는 과정을 말한다.)

180일 걸리던 원격탐사 데이터 처리를 3시간 만에

그렇다면 원더 저니를 실제 원격탐사에 적용하면 어느정도의 성과를 보일까.

스타비전은 자사 위성의 성능에 대해 “1만k㎡의 면적을 분석한 후 단 몇 시간 만에 동적인 물체 추적을 실현할 수 있어 기존 위성이 유사 작업에 통상 약 180일이 소요되는 것과 큰 차이를 보인다”고 말한다.

원더저니는 지상관제국과의 통신을 유지하고 있으며 더 많은 기능이 업로드되고 있다.

현재 이 위성의 주요 업무는 시스템 테스트이며, 다양한 지능형 응용분야를 실행하고 검증해 궤도상에서의 효율성을 평가할 예정이다. 이 위성의 응용분야는 미래의 스마트 자동차 및 드론과의 연결에서부터 산불 발생 위치, 토양 수분 및 해충 질병 모니터링과 같은 환경 상황 모니터링 및 평가에 이르기까지 다양하다.

이 기술은 또한 비상 상황 대응을 돕기 위해 사용될 수 있다. 실시간 데이터 처리는 위성이 산사태, 도로 붕괴, 또는 태풍의 영향을 받은 지역과 같은 재난에 대한 즉각적 정보를 지상 통제에 제공토록 할 수 있다. 또한 농작물 재배 지역, 수질 오염, 그리고 불법 벌목을 조사할 수 있다.

이 위성은 궤도를 도는 동안 중국항공우주과학기술그룹(中国航天科技集团), 쑤저우톈순공간기술유한공사((苏州天巡空间技术有限公司), 허난이공대학(河南理工大学) 등 여러 공동연구개발단위가 공동으로 비상시, 수리, 농업, 임업, 해양 등의 분야에서 보급·활용할 예정이다.

이 회사의 AI기반 인공위성은 미국 매사추세츠공대(MIT)의 링컨 연구소가 주최한 멀티 어스 2023(MultiEarth 2023) 컨테스트에서 2등을 차지했다. 이들의 알고리즘은 인공 위성 원격탐사(RS) 기술을 사용해 서식지 감소와 아마존 지역의 기후 변화를 관찰했다.

첸 스타비전 대변인은 내년말까지 원더 저니 인공위성 19기를 더 쏘아올려 탐사범위(커버리지)과 통신효율을 높일 계획이라고 밝혔다.

그는 또 자사가 르완다 우주국과 오만의 술탄 카부스 대학을 포함한 파트너들과 함께 “적용 가능한 알고리즘에 대한 새로운 가능성을 탐구하고 AI 분야의 인재 훈련을 돕고 있다”고 말했다.

중국은 이 위성을 우주 연구와 심우주 탐사의 중요한 접점으로 활용하게 된다. 이 위성은 2030년 중국의 유인 달 착륙과 같은 미래 공간 탐색 및 관측에도 더 많은 가능성을 제공할 것으로 기대를 모으고 있다.

2020년 사상 최초의 AI기반 인공위성 파이셋-1(PhiSat-1) 발사

지난 2020년 9월 2일 프랑스령 기아나에서 역사상 처음으로 인공지능(AI) 위성이 지구 궤도로 발사됐다. 바로 파이샛-1(PhiSat-1)이다. 이 위성은 현재 약 329마일(약 529km) 상공에서 시속 1만7000마일(약 2만7400km) 이상으로 돌고 있으며, 초분광 열 카메라를 통해 현재 극지방 얼음과 토양 수분을 모니터링하는 동시에 위성 간 통신 시스템을 테스트했다.

파이샛-1은 ‘지구궤도 상에서 수행된 첫 번째 AI 추론’이라는 결과를 얻었다.

이 작은 위성에는 아일랜드의 AI업체 유보티카(Ubotica)사 개발한 반자율 AI인 코그니샛 플랫폼(CogniSAT platform)이 사용됐다. 이 플랫폼에는 인텔의 마이어리드2(Myriad 2) 비디오처리칩(VPU)이 들어간다. 이 VPU는 많은 스마트카메라, 매직리프의 AR고글, 그리고 99달러짜리 셀피 드론 등에도 들어간다.

이 시스템의 첫 번째 작업은 원격탐사 사진 분석을 방해하는 구름의 이미지를 걸러내는 것이다. 구름은 항상 지구 표면의 약 3분의 2를 덮고 있고, 이것은 원격탐사 위성 시스템의 분석을 심각하게 방해할 수 있다.

오브리 던 유보티카 최고기술책임자(CTO)는 “파이샛-1을 제외한 이전의 모든 위성들에서는 그런 사진들이 모두 저장된 다음 지구로 보내진다. 왜냐하면 지상에 도달해 분석할 때까지 데이터의 가치를 알 수 있는 방법이 없기 때문이다. 그리고 어떤 사람들은 그것들을 훑어보고 그것들이 가치 있는지 없는지 말할 수 있기 때문이다”라고 말했다.

그는 “파이샛-1의 경우 AI는 사진에 이미지에 많은 구름이 있다고 말하며 데이터를 줄이고 있다. 위성에 저장한 다음 지상에 있는 누군가가 구름이 많다고 말하면 의미가 없다”고 말한다.

파이샛-1 팀은 AI칩을 탑재한 시스템에서 처리함으로써 대역폭을 약 30% 줄이고 현장에 있는 과학자들의 시간을 많이 절약할 수 있을 것으로 말했다.

이 프로젝트를 주도하고 있는 유럽우주국(ESA)의 데이터 시스템 및 온보드 컴퓨팅 책임자인 지안루카 후라노는 “이는 엄청난 절약이며 AI로 쉽게 얻을 수 있는 성과다. 이는 우리의 주요 목표도 아니다”라고 말했다.

그는 “이 시스템이 가질 수 있는 또 다른 큰 영향은 대기 시간을 줄이고 자율성을 높이는 것이다. AI는 이미지에서 화재를 신속하게 감지한 다음 관련 당국에 화재의 위치와 크기를 알리거나 화성 탐사 로봇이 지구에 있는 분석가들과 먼저 연락하지 않고 크레이터를 피하도록 도울 수 있다. 그는 “만약 우리가 화성 탐사 로봇들이 10배나 20배의 속도로 움직이게 할 수 있다면, 할 수 있는 과학의 양은 엄청날 것이다”라고 말했다. (*화성과 지구의 통신에는 3~22분 걸린다. 현재 화성 탐사로봇 퍼서비어런스 로버는 AI 알고리즘을 사용하고 있으며 주행 속도는 딱딱하고 평탄한 곳을 기준으로 시속 152m다.)