NASA의 새로운 AI 우주 칩, 심우주 임무를 혁신할 수 있다

인간은 본능적으로 호기심이 많으며, 바로 그 호기심이 우리를 우주와 그 너머로 이끌었습니다. 매일 인류는 새로운 것을 발견하고 첨단 기술을 발명하여 먼 외부 우주 지역을 탐사할 수 있게 되었습니다.

하지만 임무가 지구에서 달과 화성을 향해, 그리고 더욱 멀고 깊은 우주로 나아가면서, 더 큰 로켓이나 더 긴 임무만으로는 충분하지 않습니다. 우리가 필요로 하는 것은 지속적인 인간 감독에 대한 의존을 줄일 수 있는 더 스마트한 기술이며, 이는 점점 실용적이지 않게 되고 있습니다.

광대한 거리, 극한 환경, 그리고 통신 지연은 NASA와 같은 기관들이 우주에서 실시간으로 결정을 내릴 수 있는 자율 시스템을 개발하도록 압박하고 있습니다.

우주에 있는 탐사선이 데이터를 지구로 보내고 인간 엔지니어와 과학자가 이를 연구한 뒤 탐사선에 지시를 내리는 대신, 이제는 우주선 자체가 모든 작업을 수행하도록 하는 것이 초점입니다.

인공지능(AI), 방사선 내성 컴퓨팅, 온보드 분석 및 엣지 처리의 발전으로 이제 스스로 사고할 수 있는 우주선을 개발할 수 있게 되었습니다. 이러한 능력은 차세대 우주 탐사에 필수적인 것으로 여겨지고 있습니다.

NASA에 따르면, 보다 강력한 프로세스는 자율 우주선과 다른 행성으로의 임무 중 우주비행사를 지원하는 데 필요합니다.

이는 특히 NASA의 아르테미스 프로그램이 향후 몇 년 안에 인간을 달에 다시 보내기 위해 준비하고 있기 때문에 중요합니다. 이미 NASA의 아르테미스 II 임무는 올해 성공적인 유인 달 비행을 수행했습니다.

“아르테미스 II는 어느 하나의 임무보다 더 큰 무언가의 시작입니다. 이는 단순히 방문을 위한 달 복귀가 아니라, 궁극적으로 달 기지에 머무르는 것을 목표로 하며, 앞으로의 거대한 도약을 위한 기반을 마련합니다.”

– NASA 관리자 Jared Isaacman

기관이 달에 도달할 뿐만 아니라 인간이 머무를 수 있게 하고 궁극적으로 화성까지 지속할 수 있음을 입증하려는 과정에서, 컴퓨팅 요구 사항이 크게 증가하고 있습니다.

유인 서식지가 실시간으로 결함을 감지하고, 로버가 자율적으로 지형을 탐색하며, 착륙선이 짧은 시간 안에 방대한 센서 데이터를 처리하려면 현재 우주에 탑재된 프로세서보다 더 강력하고 능력 있는 프로세서가 필요합니다.

그리고 바로 그것이 현재 구축되고 있습니다. NASA의 새로운 차세대 우주 칩¹은 손바닥에 쉽게 들어갈 정도로 작으며 계산 속도에 획기적인 향상을 제공하고 있습니다. 이 고성능 우주비행 컴퓨팅(HPSC) 이니셔티브는 우주선이 심우주에서 훨씬 더 독립적으로 작동할 수 있게 할 것으로 기대됩니다.

NASA의 HSPC 이니셔티브가 미래 우주 임무를 재정의하다

수십 년 동안 NASA는 우주선에 탑재된 컴퓨터 프로세서를 발전시켜 왔습니다. 이 프로세서는 임무 성공을 지원하기 위해 필요한 기능을 조정하고 실행하는 역할을 담당합니다.

우주 컴퓨팅은 50년 이상 전, 선구적인 아폴로 유도 컴퓨터(AGC)와 함께 등장했으며, 이 컴퓨터는 NASA의 달 임무 동안 항법, 조종 및 제어 계산을 수행했습니다.

하지만 문제는, 지구의 보호 자기장 밖으로 나가면 방사선으로 가득한 우주와 마주하게 된다는 것입니다. 방사선은 광선, 전자기파 및/또는 입자로 방출되는 에너지입니다. 우주의 방사선은 지구에서 경험하는 것과 다릅니다. 이는 은하계 우주선, 지구 자기장에 갇힌 입자, 그리고 태양 플레어 동안 우주로 방출되는 입자로 구성됩니다.

우주 방사선은 인간 승무원과 기계 장비 모두에 부정적인 영향을 미칩니다. 전자 부품에 장기적인 손상을 일으키는 것 외에도, 컴퓨팅을 방해하는 오류를 유발하여 방사선 내성 프로세서가 필요하게 되며, 이러한 프로세서는 비용이 많이 들고 개발이 느립니다.

방사선 내성 프로세서는 NASA의 많은 위대한 성과를 가능하게 했지만, 현재 사용 중인 프로세서는 거의 30년 전 개발된 것이며 오늘날의 보다 고도화되고 복잡하며 장기적인 임무에 필요한 성능을 갖추지 못했습니다.

게다가 지구 궤도 밖 임무는 통신 지연 때문에 온보드 컴퓨팅 자원이 필요합니다. 이러한 통신 지연은 우주 활동이 자율적으로 실시간으로 수행되어야 함을 의미하며, 여기에는 AI 및 머신러닝, 고급 자율성, 이미지 및 신호 처리, 객체 탐지 및 분류, 데이터 흐름 관리 등 다양한 계산 작업이 포함됩니다.

이러한 작업을 가능하게 하려면 온보드 컴퓨팅 기술의 발전이 필요합니다. 이는 새로운 솔루션: 고성능 우주비행 컴퓨팅(HPSC)의 개발로 이어졌으며, 차세대 시스템 온 칩으로 현재 우주 프로세서보다 100배 이상 높은 성능을 제공합니다.

“이전 우주 프로세서의 유산을 기반으로, 이 새로운 멀티코어 시스템은 결함 허용성, 유연성 및 매우 높은 성능을 갖추고 있습니다.”라고 버지니아주 랭글리 연구소의 NASA 우주 기술 임무국 게임 체인징 개발(GCD) 프로그램 담당자 Eugene Schwanbeck가 말했습니다. “NASA의 우주비행 컴퓨팅 진보는 기술 성취와 협업의 승리입니다.”

이 이니셔티브의 중심에는 방사선 내성 프로세서가 있으며, 이는 달, 화성 및 그 너머로의 심우주 및 장기 임무를 위해 설계되었습니다.

이 프로세서는 우주의 가혹한 환경에서도 작동하며 실시간으로 독립적인 작업을 수행할 수 있습니다. 또한 항공우주 분야에 맞게 맞춤화되어 저궤도 위성(LEO)에 대한 결함 허용성과 사이버 보안을 제공합니다.

새 시스템은 컴퓨팅과 네트워킹을 하나의 장치로 결합하여 비용과 전력 소비를 모두 감소시킵니다.

이 시스템은 고급 이더넷을 사용해 여러 칩을 그룹화하거나 여러 센서를 연결하여 HPSC가 방대한 데이터를 온보드에서 처리하고 이미지 필터링이나 고속 로버 조종과 같은 실시간 결정을 자율적으로 내릴 수 있게 합니다. 동시에 확장 가능한 아키텍처는 사용되지 않는 기능을 전원 차단함으로써 중요한 작업의 에너지 효율을 최적화합니다.

또한 복잡한 작업의 안전성과 신뢰성은 통합 보안 컨트롤러와 시스템 상태의 지속적인 모니터링을 통해 보장됩니다.

HPSC 기술은 학계와 산업 파트너가 공동으로 추진한 노력입니다. 이 프로젝트는 GCD 프로그램이 관리하며, 제트 추진 연구소(JPL)와 함께 임무 요구 사항을 개발하고 연구에 자금을 지원하며 프로젝트 수명 주기를 관리해 왔습니다.

이 프로젝트를 위해 NASA JPL은 2022년에 Microchip (MCHP )을 상업 파트너로 선정했으며, 해당 회사는 프로세서의 연구 및 개발에 자체 자금을 투입했습니다.

“이 최첨단 우주비행 프로세서는 향후 우주 임무와 지구상의 기술에 엄청난 영향을 미칠 것입니다.”라고 당시 우주 기술 임무국의 기술 성숙도 담당 이사 Niki Werkheiser가 말했습니다. “이 노력은 기존 우주선의 능력을 확대하고 새로운 능력을 가능하게 하며, 궁극적으로 거의 모든 미래 우주 임무에 사용될 수 있어 더 강력한 비행 컴퓨팅의 혜택을 누리게 될 것입니다.”

2024년에 이 프로젝트는 주요 설계 검토(CDR)를 통과했습니다. 지난해 최종 설계가 제조를 위해 전달되었으며, 첫 번째 HPSC 프로세서가 성공적으로 제작되었습니다.

NASA의 차세대 우주 칩, 실제 테스트에 들어가다

HSPC, 우주선의 두뇌인 이 칩은 올해 공식적으로 테스트를 거쳤으며 초기 결과는 놀라운 성능을 보여주고 있습니다.

이 우주 컴퓨터 칩은 손바닥에 들어갈 정도로 작게 설계되었으며, 미래 우주선의 지능과 성능을 크게 향상시킵니다. 새로운 방사선 내성 프로세서는 기존 우주비행 컴퓨터보다 최대 100배의 계산 능력을 제공하도록 제작되었습니다.

JPL의 엔지니어들은 우주의 가혹한 환경을 시뮬레이션하는 다양한 테스트를 진행하고 있습니다.

“우리는 방사선, 열 및 충격 테스트를 수행하고 엄격한 기능 테스트 캠페인을 통해 성능을 평가함으로써 이 새로운 칩들을 철저히 검증하고 있습니다.”

– Jim Butler, JPL의 HPSC 프로젝트 매니저

우주비행에 적합하려면 프로세서는 발사 진동, 급격한 온도 변화, 우주의 진공, 그리고 전자 장치를 손상시킬 수 있는 강렬한 전자기 방사선을 견뎌야 합니다.

빛의 속도에 가까운 속도로 이동하고 태양 및 심우주에서 생성되는 아원자 입자도 오류를 일으켜 우주선이 비핵심 작업을 일시적으로 중단하게 만들 수 있습니다. 시스템은 지상 엔지니어가 문제를 해결할 때까지 안전 모드에서 벗어나지 않습니다.

또한 NASA는 위험한 표면 지형 및 극한 혹은 대기 밀도 부족과 같은 행성 착륙 도전 과제를 프로세서가 어떻게 처리하는지 테스트하고 있습니다.

“실제 성능을 시뮬레이션하기 위해, 우리는 실제 NASA 임무에서 나온 고충실도 착륙 시나리오를 사용하고 있으며, 이는 일반적으로 대량의 착륙 센서 데이터를 처리하기 위해 전력 집약적인 하드웨어가 필요합니다.”라고 Butler가 말했습니다. “이것은 NASA의 다음 거대한 도약을 가능하게 할 하드웨어를 작업하게 되어 매우 흥미로운 시기입니다.”

기관은 올해 2월 JPL에서 칩 테스트를 시작했으며, 첫 번째 이메일의 제목은 “Hello Universe”였으며, 이는 컴퓨터 프로그래밍 역사를 떠올리게 합니다. 이 간단한 문구로 팀은 기술이 작동한다는 확인을 받았습니다.

시험은 몇 개월 동안 진행될 것으로 예상되지만, 초기 결과는 매우 긍정적이었습니다.

우선, NASA에 따르면 프로세서는 의도대로 작동하고 있습니다. 또한, 그 성능은 현재 사용 중인 칩보다 약 500배 뛰어납니다.

이 장치는 시스템 온 칩(SoC)으로, 컴퓨터의 모든 필수 구성 요소를 하나의 컴팩트한 유닛에 결합한 집적 회로입니다. 프로세서에는 메모리, 중앙 처리 장치(CPU), 입출력 인터페이스 및 고급 네트워킹 시스템이 포함됩니다. 컴팩트하고 에너지 효율적이며 대규모로 비용 효율적이기 때문에 SoC는 스마트폰, 자동차 시스템 및 IoT에 널리 사용됩니다.

하지만 NASA가 개발한 버전은 심우주에서 수년간 지속되도록 설계되었습니다. 이 시스템은 수백만, 심지어 수십억 마일을 지구로부터 여행하며 유지보수나 수리 없이 살아남아야 합니다.

JPL과 Microchip Technology가 공동으로 개발한 이 칩은 이미 방위 및 상업 항공우주 조기 접근 파트너와 공유되었습니다.

하지만 아직 우주 인증을 받지는 않았으며, 인증이 되면 NASA는 이 프로세서를 행성 로버, 지구 궤도 위성 및 심우주 탐사선 등 다양한 임무에 통합할 예정입니다.

이 칩은 자율 우주선의 미래에서 핵심적인 역할을 할 것으로 기대됩니다. AI가 탑재되면 우주선은 실시간으로 예상치 못한 상황에 대응할 수 있어, 통신 지연으로 인해 인간 제어가 실용적이지 않은 광대한 거리에서도 인간 제어가 필요 없게 됩니다.

이 기술은 방대한 과학 데이터의 처리, 저장 및 전송을 보다 효율적으로 만드는 데에도 도움이 될 것입니다. NASA에 따르면 결국 달 및 화성 유인 임무를 지원할 수도 있습니다.

또한 전통적인 우주 전용 칩과 달리 이 기술은 지구에서도 이점을 제공하며, Microchip은 이 칩을 소비자 전자제품, 자동차 제조, 항공 부문 및 기타 산업에 적용할 계획입니다. 잠재적 적용 분야에는 의료 장비, 에너지 그리드, AI, 드론, 데이터 전송 및 통신 서비스가 포함됩니다.

지상 산업을 위한 이러한 설계 적용은 방사선 내성 칩이 그 창조를 이끈 임무를 넘어 상업적 수명을 가질 수 있음을 시사합니다.

기관에 따르면 지구와 우주 모두에서 공통 기술 기반을 활용함으로써 HPSC는 국내 산업 역량을 강화하고 정부 및 상업 사용자에게 비용과 위험을 감소시킬 수 있습니다.

심우주 기술에 투자하기: Microchip Technology (MCHP)

애리조나에 본사를 둔 Microchip Technology Inc.는 현재 테스트 중인 HPSC 프로세서 개발에서 NASA의 상업 파트너로서 돋보이고 있습니다.

다음 세대 우주 인증 컴퓨트 프로세서 플랫폼에 대해 통신 사업부 부사장 Babak Samimi는 당시 “포괄적인 이더넷 네트워킹, 고급 인공지능/머신러닝 처리 및 연결 지원을 제공하면서 전례 없는 성능 향상, 결함 허용성 및 보안 아키텍처를 낮은 전력 소비로 제공할 것”이라고 언급했습니다.

이 회사는 항공우주 등급 전자 및 임베디드 시스템에서 강력한 입지를 자랑하며, 성장하는 우주 컴퓨팅 시장에 전략적으로 위치하고 있습니다. 또한 자동차 시스템, 로보틱스 및 산업 AI와 같은 광범위한 산업에 이러한 기술을 쉽게 적용할 수 있습니다.

Microchip Technology는 스마트하고 연결된 보안 임베디드 제어 솔루션 제공업체로, 소비자, 컴퓨팅, 통신, 자동차, 항공우주 및 방위, 산업 시장 전반에 고객에게 서비스를 제공합니다.

시가총액 500억 달러를 가진 Microchip Technology Incorporated(Nasdaq: MCHP)의 주가는 $92.70에 거래되고 있으며, 연초 대비 46.20% 상승하고 지난 1년 동안 53.22% 상승했습니다. EPS(TTM)는 0.21이며 P/E(TTM)는 437.21입니다. 배당 수익률은 1.97%입니다.

회사의 회복 중인 매출은 Microchip에 대한 긍정적인 전망을 제시합니다. 2026년 3월 31일 종료된 분기에 회사는 순매출이 전년 대비 35.1% 증가한 13억 1,100만 달러를 보고했으며, 이는 전분기 대비 10.6% 상승했으며 Microchip이 제공한 가이던스($12억 6,000만)보다 높았습니다.

이러한 결과에 대해 CEO 겸 사장 Steve Sanghi는 “우리 기대치를 크게 초과했다”고 말했습니다. 그는 지난 사이클에서 얻은 핵심 교훈은 체계적인 재고 및 운전자본 관리의 중요성이며, 이것이 비즈니스를 운영하는 방식이라고 강조했습니다.

GAAP 기준으로, 이 선도적인 반도체 공급업체는 매출총이익 61%, 영업이익 2억 1,740만 달러, 순이익 1억 1,640만 달러, 희석 주당 0.21달러의 EPS를 보고했습니다. 비GAAP 기준으로는 매출총이익 61.6%, 영업이익 4억 9,090만 달러, 순이익 3억 2,730만 달러, 희석 주당 0.57달러의 EPS를 기록했습니다.

“우리는 데이터 센터와 AI 애플리케이션에서 강력한 고객 참여와 설계 활동 확대를 보고 있습니다. 이는 우리의 고속 연결성 및 컴퓨팅 포트폴리오의 폭과 성능에 의해 촉진됩니다.”

– Rich Simoncic, Microchip 최고운영책임자

2026 회계연도에 Microchip의 순매출은 47억 1,300만 달러로 전년 대비 7.1% 증가했으며, 9억 8,400만 달러가 배당금으로 주주에게 반환되었습니다. 회사는 연간 GAAP 기준 매출총이익 57.7%, 비GAAP 기준 58.5%를 보고했으며, EPS는 각각 0.22달러와 희석 주당 1.64달러였습니다.

“우리는 회계연도를 강력한 모멘텀으로 마감했으며, 이는 몇 분기 전 우리가 겪던 어려운 상황에서 의미 있는 진전을 나타냅니다.”라고 Sanghi가 말했습니다. “수요 상황이 개선되고 고객 재고가 정상화됨에 따라, 우리는 제품 라인 전반에 걸쳐 모멘텀이 증가하고, 예약 및 판매 추세가 개선되며, 긴급 활동이 활발해지고, 의미 있는 영업 레버리지를 보이고 있습니다. 이는 9가지 포인트 회복 계획에 대한 체계적인 실행을 반영합니다.”

회사가 ‘계절적으로 강한’ 분기로 진입함에 따라, 6월 분기의 순매출은 14억 4,200만 달러에서 14억 6,900만 달러 사이가 될 것으로 예상됩니다.

최신 Microchip Technology (MCHP) 개발

결론

차세대 우주 프로세서 이니셔티브를 통해 JPL 엔지니어들은 심우주 탐사를 진전시킬 미니어처 칩을 향해 거대한 도약을 이루었습니다. 이제 우주선은 명령을 기다리는 수동적인 장치가 아니라 관찰, 판단 및 대응이 가능한 능동적이고 지능적인 참여자가 되었습니다.

NASA의 야망이 확대됨에 따라 지속적인 달 주둔, 유인 화성 임무 및 외부 태양계로 향하는 심우주 과학 플랫폼 계획이 진행됨에 따라, 각 우주선의 핵심에 있는 컴퓨팅 아키텍처가 가능한 것들을 결정하는 핵심 요소가 됩니다.

전임자 대비 500배의 능력을 제공하는 프로세서를 통해, 기관은 기존 임무를 더 빠르게 만들 뿐만 아니라 완전히 새로운 유형의 임무를 실현 가능하게 하는 것을 목표로 합니다.

여전히 해결해야 할 제약이 존재하고 전체 우주비행 인증에는 시간이 걸리겠지만, 기관과 Microchip은 좋은 출발을 했으며, 이는 우주선이 지구에서 수백만 마일 떨어진 곳에서도 전례 없는 독립성을 가지고 작동하는 미래를 예고합니다.

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참고 문헌

^{1. Jet Propulsion Laboratory. (2026, May 12). Hello universe: NASA의 차세대 우주 프로세서 테스트 진행. NASA. https://www.jpl.nasa.gov/news/hello-universe-nasas-next-gen-space-processor-undergoes-testing/}