위성 엣지 AI 시대를 여는 고밀도 전력 솔루션… 스페이스칩스-바이코, ‘AI1 트랜스폰더’로 위성 연산 능력 극대화

바이코의 FPA™ 아키텍처 탑재로 초미세 공정 SoC 전력 공급 최적화
133 TOPS급 실시간 자율 연산 구현으로 우주 데이터 병목 현상 해결

최근 소형 위성 산업은 5~10년 이상의 장기 임무를 수행하기 위해 고도로 정밀한 연산 능력과 신뢰성을 갖춘 온보드 프로세서 시스템을 강력히 요구하고 있다. 특히 최신 초미세 공정이 적용된 FPGA 및 ASIC을 활용하는 과정에서, 저전압·고전류라는 까다로운 전력 조건을 충족해야 하는 전력 공급 네트워크(PDN) 설계가 시스템 성능을 결정짓는 핵심 과제로 부상했다.

이에 대응하여 스페이스칩스(Spacechips)는 차세대 ACAP(적응형 컴퓨팅 가속화 플랫폼) AI 가속기를 탑재한 소형 온보드 프로세서 카드인 ‘AI1 트랜스폰더’를 출시했다. 자일링스의 AMD XQR Versal™ Adaptive SoC를 핵심 엔진으로 채택한 이 장치는 최대 133 TOPS의 성능을 제공하며, 지구 관측, 우주 내 정비·조립·제조(ISAM), 신호정보(SIGINT) 등 다양한 분야에서 실시간 자율 컴퓨팅을 지원한다.

궤도 내 실시간 AI 연산으로 통신 병목 및 데이터 지연 해소

라잔 베디(Rajan Bedi) 스페이스칩스 CEO는 현재 우주 산업이 직면한 데이터 전송의 한계를 지적한다. 대다수의 우주선 운영자가 수집한 방대한 로우 데이터(Raw Data)를 지상으로 전송하기에는 RF(무선주파수) 대역폭이 물리적으로 부족하다는 것이다.

이에 대한 혁신적인 대안은 위성이 궤도 내에서 직접 데이터를 처리하고, 가공된 ‘지능적 통찰(Insight)’만을 지상으로 내려보내는 ‘우주 엣지 컴퓨팅’이다. 저궤도 관측 위성이 AI 알고리즘을 활용해 사각지대를 보완하거나 우주 잔해물을 추적하고, 악천후 패턴을 식별하는 작업을 궤도상에서 스스로 수행하는 방식이다. 이를 통해 지상 비상 관리팀은 통신 가시선이 확보되지 않은 상황에서도 더 빠르고 정확한 의사결정을 내릴 수 있다.

바이코 FPA™ 아키텍처 탑재로 고정밀·고밀도 전력망 구축

우주라는 제한된 환경에서 고성능 AI 컴퓨팅을 구현하기 위해서는 극도의 전력 밀도와 정밀한 전력 무결성(Power Integrity) 관리가 필수적이다. 스페이스칩스는 이를 위해 전력 모듈 전문 기업 바이코(Vicor)와 협력하여 ‘팩토라이즈드 전력 아키텍처(FPA™)’를 AI1 트랜스폰더 보드에 통합했다.

바이코의 FPA는 DC-DC 변환 기능을 독립적인 모듈로 분리하여 프로세서 인근(Point-of-Load)에서 최종 전압 변환을 수행함으로써 전압 강하와 노이즈를 최소화한다. 시스템 전력 공급은 다음과 같은 내방사선(Radiation-Tolerant) 모듈 단계를 거친다.

• 버스 컨버터 모듈(BCM®): 위성 버스 전압의 절연 및 효율적인 전압 강하 수행
• 프리레귤레이터 모듈(PRM™) 및 전압 변환 모듈(VTM™): PRM이 전압을 제어하고, VTM이 프로세서가 요구하는 0.8V 이하의 저전압으로 정밀하게 변환

듀얼 파워트레인 리던던시 설계를 통한 미션 신뢰성 확보

바이코의 솔루션은 초소형 크기임에도 압도적인 전력 밀도를 제공하여 위성의 무게와 부피를 줄이는 SWaP-C 최적화에 기여한다. 특히 우주 애플리케이션에서 치명적인 결함을 방지하기 위해 ‘듀얼 파워트레인’이라는 독보적인 리던던시(이중화) 설계를 갖췄다.

이는 한쪽 파워트레인에 이상이 발생하더라도 다른 쪽이 100% 부하를 즉시 감당할 수 있도록 설계되어, 우주 방사선 등으로 인한 미션 실패 위험을 최소화한다. 결과적으로 스페이스칩스와 바이코의 협력은 뉴스페이스 시대의 차세대 컴퓨팅 표준을 제시했다는 평가를 받는다. AI1 보드는 내방사선 특성과 견고함, 컴팩트한 설계를 모두 갖춰 향후 자율형 위성 서비스의 핵심 인프라로 자리매김할 전망이다.