초소형 위성 이야…

손님 어느 위성을 주문하시겠어요?""의 크기는 1유닛 정도 피코 위성으로 충분하다고 생각합니다. 다음달 결혼 기념 1발사하고 달랍니다. 고도는 500킬로의 저궤도에 넣어 주세요. 모스부호는 '사랑해요 피기' 가 좋네요."현지 인공위성 상점에 들러 다양한 사양의 제품을 둘러봅니다. 그중에서도 가장 감정에 부합하는 위성하과인을 골라 주문까지 완료! 이런 날이 곧 올지도 몰라요. 요즘 막 초소형 위성의 시대가 열리고 있는 중입니다. "수십대에서 많게는 수천대까지, 빵 한 덩어리의 작은 위성이 군집을 이뤄 우주로 향하고 있습니다. 이 위성군단은 색다른 이담을 의도하고, 새롭게 노하우로 제작된다고 합니다. 새로운 우주시대, 초소형 위성군단을 만과에 가볼까요?

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초소형 위성의 위상이 확 바뀌었습니다. 교육용 큐브샛으로 "새로운 우주시대(New Space)"를 여는 신예로 급부상한 모습인데요. 하루에 지구 전역을 빠짐없이 스캔하여 라이브 스트리밍 서비스로 영상을 전송하고 때로는 원유 저장탱크의 저장량을 보고하여 구매예측을 도와주기도 할 것이다. 우주에 초고속 광대역 인터넷망을 깔아 디지털 사각지대를 없앨 수도 있고요. 실제로요 무들(OneWeb), 플래닛(Planet), 어스냅지아우(EarthNow)와 같은 민간 우주 중소기업이 착수한 프로젝트입니다. 게다가 인공위성을 마치 차처럼 나쁘지 않고 비행기처럼 자동화된 생산라인에서 수백대, 수천대씩 촬영하고 있다고 합니다. 인공위성에 대체 뭐 하나 있었을까요?초소형 위성의 역사는 위성 개발의 역사에 비해 짧습니다. 1995년 칼 폴리 대학과 스탠퍼드 대학이 함께 교육용으로 인공 위성을 만들어 보겠다던 것이 출발점이 되었죠. 2000년에는 200여명의 학생들과 함께 만든 이 위성이 처음으로 미국 공군의 로켓에 실려발사되었는데요. 이 프로젝트를 통해서'1유닛(1Unit)당 가로·세로, 높이가 모두 10㎝에 1.3㎞이하의 무게'이라고 정의한 큐브 위성의 규격이 발표되기도 했지요. 개발비도 개발시간도 충분하지 않았지만 교육용으로 반응이 너무 좋아서 여러모로 나쁘지 않자 여러 대학에서 초소형 위성을 만들기 시작했죠.

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문제는 크기였습니다. 작기 때문에 부그다 소음은 없습니다만, 소형 위성을 위한 부분품은 밑본인도 없었습니다. 작다고 해서 무엇을 하던 빠지지 않습니다. "태양전지 패널, 배터리, 송수신기 등 모든 것을 미니로 새로 제작해야 합니다. 하긴 만드는데 급급할 수밖에 없었어요. 설계부터 납땜까지 학생들이 모든 공정을 다 수행했지만 그만큼 실패와 시행착오가 많았던 시기입니다. 그리고 몇가지 성공한 학교를 가운데에 "큐브샛에 들어갈 부분품을 만들어보자"는 움직임입니다.가 생겨났습니다. 그렇게 부품을 만드는 회사도 하봉잉는 것이 항상 그랬듯이어판인지 주요 부품은 사서 쓸 수 있게 되고 20하나 0년대부터는 초소형 위성 시장에 번졌어요. 그동안 초소형 위성에 대한 미션도 진화했는데요. "거소음에는 '만드는 것' 자체에 열을 올렸더니, 지금 '초소형 위성으로 할 수 있는 것'에 집중하기 시작했습니다. 예를 들어, 우주 환경을 연구하는 한 과학자가 "나는 지구의 자기장을 측정하고 싶다. 어라고 했을 때, 중대형 위성에 고정밀 측정기를 달고 발사하려면 수백억도 넘었습니다. 개발기간도 너무 길어요. 맞아, 그리고 초소형 위성시장이 커지면서 "작게 만들어 필요한 데이터만 얻자"는 수요가 새로 생겨난 인기 시작할 거예요.

나무 젓가락도 100개쯤 모은다면 딱딱할 거예요. 손바닥만한 위성이 스스로의 한계를 극복하는 방법은 "군집운용"이었습니다. 초소형 위성은 우주의 틈새시장을 찾아 고유의 강점을 늘려갔습니다. 대수가 거의 매일 나오면 공장에서 생산되는 양산도 가능해지는데요. 큰 위성과 달리 개발 기간이 1~2년 정도로 짧은 데 제작 단가를 오전 춘다는 점이 접근성을 높였습니다. 미국의 한 초소형 위성기업이 기름출발 가격을 보면 체감할 수 있습니다. 기본 탑재체를 기준으로 피코 위성(1㎞이하)은 약 1,176만원, 배 무토 위성(0.1㎞이하)는 11만원에서 제작이 가능하다.(물론 발사 비용은 1유닛당 약 1억원)과학 기술 위성의 제조 단가가 200~300억원 정도로 했을 때, 곧바로 파격 할인이 아닐 수 없습니다.

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가격 경쟁력만 있는 것은 아닙니다. 기존 인공위성은 한 대 한 대를 공들여 제작했습니다. 초정밀 광학 부품이나 과학탑 제체, 대형 태양전지 패널이나 연료탱크 등 성능과 수명을 올리기 위한 모든 노력을 쏟아 만들었습니다. 궤도면을 만들어 운용해야 하는 GPS 위성의 경우는 발사했을 때의 위성끼리의 배치도 매우 중요하고. 이렇게 큰 위성이 정교하게 임무를 수행하는 동안, 초소형 위성은 "많이 만들 수 있으니, 넓은 면적을 잘 보자는 전략을 세웁니다. 1,2발 실패해도 타격이 크지 않아 다소 부분도 적어졌다.전용 로켓이 없는 초소형 위성은 대등한 궤도에 오르는 페이로드 사이에 끼여 기회가 될 때마다 많이 보내는 방식으로 운용 밀리계획을 세웠습니다. 원하는 곳에 정확히 넣지는 못하더라도 다른 쌍둥이 위성들의 임무를 서로 보완해 사용할 수 있었습니다. 광학위성만큼의 해상도는 아니지만 다익선의 강점을 돋보이게 한 것입니다. 데이터 처리 속도만큼은 초소형 위성이 더 좋겠네요. 안정성과 신뢰성을 꼼꼼히 따지는 중대형 위성과 달리 초소형 위성은 고란 부분에서 더 자유롭기 때문이다. 연산처리 능력을 높인 요즘, CPU를 사용해 실시간으로 데이터를 받을 수 있게 된 것입니다. 그만큼 초소형 위성으로 해볼 수 있는 첫 회를 항상 할 수 있었다는 뜻이네요.

위성군단으로 승부하는 대표적인 중견기업이 플래닛입니다. NASA, 에이 다즈 조사국 출신 3명의 과학자가 모여서 2010년에 설립한 이후 현재 205대의 초소형 우이송궁을 형성하고 운영하고요. 플라넷의 첫번째 미션이 하루에 한번 지구 전역을 기위지화하는 하나였습니다. 이 때문에 큐브 위성'시궁창'을 개발하고 2013년부터 발사를 개시, 2017년에는 도브 위성 88개를 인도 우주 개발 기구(ISRO)의 PSLV로켓에 한번에 실어 발사하기도 했습니다. 현재 플라넷 위성은 하루에 140만개 이상의 키위,를 만들어 10TB에 이르는 데이터를 매 하나 메일 하나 처리하는 것입니다.도브는 플라넷 위성군단의 주력 제품입니다. 130여기가 지구의 극궤도에 따르고 줄지어 공전하고 있는데요. 길이 30센치에 위성에 나쁘지 않아의 무게가 4㎞에 불과할 뿐입니다. 플래닛 스코프다는 그와은학키에서 시스템을 장착하고 약 3m의 해상도로 지구 표면을 촬영하는 것입니다. 도브는 1줄로 나란히 돌지만 지구가 자전하고 있고, 다음 위성은 이미 초가는 위성과 조금 다른 지상을 관측할 수 있습니다. 마치 스캐너로 지구 표면 모두를 스캔하는 효과를 내는 것입니다. ネット플라넷이 지구 전역을 모니터링 할 수 있다고 스토리 하는 이유가 이 때문입니다. 전 지구적인 범위는 물론, 하나하나 수집, 실시간 데이터 제공 등의 서비스를 약속합니다. 플래닛 CEO는 "구글이 인터넷 검색창을 만든 것과 같은 비결로, 우리는 지구의 물리적 변천을 검색할 수 있도록 합니다"라고 스토리 할 것입니다.

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소형 위성군을 우주에 뿌리고 세계 전역에서 초고속 인터넷 서비스를 제공하겠다는 기업들도 본격적으로 시동을 걸었습니다. 소형 통신 위성 만 2,000의 발사를 목표로 하는 공간 X는 이 5월 그 중 60기를 실은 로켓 발사에 성공했어요. 800개가 되면 인터넷 서비스가 가능한 것으로 보고 있습니다. 우오은우에프와 에어 버스사의 합작 회사인 우오은우에프사테라이토(OneWeb Satellites, 이하 우오은우에프)도 올해 초 6개의 위성을 실은 1로켓을 발사하고 프로젝트의 시작을 알린 것입니다. 2021년까지 130킬로 소형 통신 위성 648개를 1,200㎞상공에 올린다는 의도 이다니다.

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원웹에서 더욱 주목해야 할 것은 초소형 위성의 생산라인이다. "얼마 전까지, 인공위성은 특별한 맞춤복처럼 주문 제작되었습니다. 원웹의 접근 방식은 상용화와 대량생산이다. 포드와 에어버스가 자동차와 비행기를 만드는 노하우를 위성에 당신으로 적용했습니다. 전 세계 약 40개의 제공 업체로 구성된 산업 지에콤망을 구축하고 고속 위성 조립 라인 등 최 던 초단 공장 2개로 되었습니다. 이렇게 하면 기존 위성 제작 비용의 하나 0분의 하나의 가격으로 하루에 한개대를 발행할 수 있는 것이다. 원웹 예정대로 위성의 다양한 페이로드와 호환되는 그대로화된 플랫폼과 인터페이스까지 갖춘다면? 마치 전자기기에 USB를 꽂는 것처럼 개별 이뎀에 맞는 기능을 추가하는 조립식 상품도 가능해집니다.제작부터 발사까지 인공위성 패키지 서비스를 약속하는 작은 기업도 있습니다. 탑재량과 아이디어만 가지세요. "소형발사체의 아이콘"이라고도 불리는 미국의 소규모 기업의 로켓랩이 소형 위성사업까지 확대해 내놓은 전략입니다. 고객이 독자적으로 위성의 하드웨어를 제작하는 솜씨를 대신해 궤도에서 어떤 서비스를 실시해 수익을 창출할지를 집중하라고 강조할 것이다. 주문을 받은 로켓랩은 하과의 번들로 간소화된 초소형 위성의 제작과 발사, 실행 서비스를 정리해 재공격합니다. 마치 와인 냉장고를 파는 것처럼 제품 마케팅을 하고 있는데요. 탑재량은 최대 한개 70킬로까지 데이터 보존은 하나 TB, 전력은 하나 00W~하나킬로와트, 궤도 수명은 최대 5년까지 보장하는 것이다.​ 로켓레프은 올 한개 달 플래닛의 도브 위성 3개를 실은 소형 위성 전용 로켓'하나 렉토우롱'발사 점검도 성공할 것이다. 다른 위성 이나화물에 끼워 발사되는 초소형 위성의 슬픔을 날려버리고 말았습니다. 셀로게 시장을 겨냥해 로켓랩뿐만 아니라 벡터 스페이스 시스템(Vector Space Systems), 버진 오빗(Virgin Orbit), 스트라트런치(Stratolaunch) 등 몇몇 회사들이 소형 위성 전용 로켓을 개발하고 있습니다. 하나 렉토우롱로켓토의 경우 최대 탑재 중량은 약 230㎞에 불과했다 대신에 발사 비용은 50억원 안팎으로 기존의 로켓 발사 비용의 수십분의 하나의 수준이다. 저가 로켓과 저가 소형 위성이 만과이기 보다 실용적인 우주 시장이 형성되고 있는 것입니다.

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초소형 위성 시장은 눈에 띄게 성장하고 있습니다. 큐브 위성 포털 본인 노셋 데이터베이스(www.nanosats.eu)에 따르면 2013년부터 지난해까지 매년 평균 164대의 초소형 위성이 발사됐습니다. 이전까지 10~20여대였던 점을 감안하면 그 속도가 매우 빠릅니다. 향후 5년간 발사 횟수는 다시 3배 이상 늘어 한해 평균 600여대의 초소형 위성이 우주로 갈 생각입니다. 기위산업계의 초소형 위성개발 숫자가 교육용 큐브샛을 앞질렀습니다. 절반 이상이 민간 우주작품은 기업에서 제작되고 있습니다. 2013년부터 246개의 작은 기업이 초소형 위성 사업 때문에 새로 설립되습니다. 그만큼 시장성이 높아졌음을 반증하고 있군요.

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산업계에서 초소형 위성인 이담은 매우 실용적이고 광범위하게 이루어져 있습니다. 에도 하루에 수백만개나 쇄도하는 영상 데이터 활용 분야가 가장 두각을 상하고 타사 하는데요. 단순히 위성사진을 제공하는 것에 그치지 않고, 머신러닝(기계학습) 기법으로 이미지 속 물체를 인식하고 고객이 알고 싶은 말을 분석하여 전달하는 맞춤형 정보서비스가 제공합니다. 현재 위성기업이 처리한 영상은 농업, 재난구조, 도시계획, 벌채감시, 불법조업감시, 자원탐사, 해양감시 등 다양한 분야에 활용되고 있습니다. 예를 들어 불법조업구역에서 활동하고 있는 선박 수가 몇 척인지 쁘띠푸띠가 되는지, 어떤 토지의 주택수가 얼마나 쁘띠 증감했는지 등을 파악할 수 있게 해줍니다.우리 연구원에서도 지능형 초소형 위성기술을 연구중입니다. 다목적 실용 위성에서 광학 영상을 찍으면 지구의 75%를 담도프웅 구름 덕분에 쓸모 없는 데이터가 많슴니다. 접속시간도 짧은데 그것을 다운로드해서 시간을 낭비하는 것보다는 위성으로 독자적으로 판독하면 좋을 것입니다. 구름이 몇%가 있는지를 파악하고, 만약 80~90%이상이면, 그 영상은 가장 나쁘지 않아서, 중학에 내리는 방식으로 말입니다. 위성의 대수가 증가하는 만큼, 토지에서 데이터를 일절 불편하지 않고 컨트롤 할 수 없기 때문에, 위성이 스스로 영상 촬영을 하거나, 땅에 영상을 보내는 등의 자율적인 운영을 하는 기술도 함께 연구중에 있습니다.이 기술이 완성되면, 지국의 명령이 없어도 위성이 독자적으로 사진을 선별해 내리게 됩니다. 물론 이렇게 늘지 않을 영상을 땅에서 관리하기 위한 빅 데이터 기술도 개발 중이고요. 이 밖에도 초소형 위성을 이용한 다양한 것이다.무가 계획되어 있습니다. 우주선 랑데부 도킹과 거의 유사한 우주쓰레기 포획기술, 배터리 교환 등의 위성수리 기술, 소행성의 위치를 잡아 탐사를 돕는 기술 등. 초소형 위성이 인류에게 주는 상상력은 한없이 없어질 전망입니다.기획/제작 : 항공우주 Editor 오요한 자문/감수 : 미래융합연구부 조동현 박사

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