초소형 위성군단이 온다! 볼까요

"손님, 어떤 위성을 주문하시겠습니까?""의 크기는 1유닛 정도 피코 위성으로 충분하다고 생각합니다. 앞으로 결혼 기념 1발사하고 달랍니다. 고도는 500킬로의 저궤도에 넣어 주세요. 모스부호는사랑해,피다가좋죠.우리 동네 인공위성 매장에 들러 다양한 사양의 제품을 둘러봅니다. 그중에서 가장 감정에 느끼는 위성 하나 없는 고리를 골라서 주문까지 완료! 이런 날이 곧 올지도 모릅니다. 요즘 초소형 위성 시대가 열리고 있어요. 수십 대에서 많게는 수천 대까지 빵 한 덩어리 크기의 작은 위성이 군집해 우주로 향하고 있습니다. 이 위성군단은 독특한 임무를 계획하고 new의 비결로 제작된다고 합니다. 새로운 우주시대, 초소형 위성군단을 만나러 가지 않겠습니까?

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초소형 위성의 위상이 확 바뀌었어요. 교육용 큐브샛으로 '새로운 우주 시대(New Space)'를 여는 신예로 급부상한 모습입니다. 하루에 지구 전역을 샅샅이 검사하고 라이브 스트리밍 서비스로 영상을 전송하는 때에는 원유 저장 탱크의 저장량을 보고 칠로 구매 예상을 돕는 것도 있을 것이다. 우주에 초고속 광대역 인터넷망을 깔아 디지털 사각지대를 없애기도 합니다. 실제로이담은원앱(OneWeb),플래닛(Planet),어스본인우(EarthNow)와같은민간우주중소기업이추진한프로젝트입니다. 게다가 인공위성을 마치 자동차 본인의 비행기처럼 자동화된 생산라인에서 수백 기, 수천 기씩 촬영하고 있다는데요. 인공위성에 대체 무슨 일이 있었던 걸까요?초소형 위성의 역사는 위성 개발의 역사에 비해 짧습니다. 일 995년 칼 폴리 대학과 스탠퍼드 대학이 함께 교육용으로 인공 위성을 만들어 보겠다던 것이 출발점이 되었죠. 2000년에는 200여명의 학생들과 다 함께 만든 이 위성이 당초 미 공군의 로켓에 실려발사되었는데요. 이 프로젝트를 통해서'일유닛에 Unit)당 가로·세로, 높이가 모두 한 0센치의 것.3㎞이하의 무게'이라고 정의한 큐브 위성의 규격이 발표되기도 했지요. 개발비도 개발 때 때론 충분치 않았지만 교육용으로 반응이 아주 나쁘지 않아 여러 대학에서 초소형 위성을 만들기 시작했는데요.

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사고는 크기였습니다. 작고 부이는 없습니다만, 소형 위성을 위한 부속은 하나도 없었던 것입니다. 작다고 해서 무엇 하나 빠뜨릴 수는 없어요. 태양전지판, 배터리, 송수신기 등 모든 것을 미니로 새로 제작해야 했습니다. 그래서 만들기에 급급할 수밖에 없었습니다. 설계부터 납땜까지 학생들이 모든 공정을 다했고 그만큼 실패와 시행착오가 많았던 시기입니다. 그렇게 해서 몇 가지 성공한 학교를 중심으로 '큐브샛에 들어가는 부속을 만들어보자' 라는 움직임이 생겼습니다. 그렇게 부속을 만드는 회사도 하나 둘 늘고 주요 부품을 사서 쓸 수 있게 되고 2010년대부터는 초소형 위성 시장에 번졌어요.그동안 초소형 위성에 대한 미션도 진화했죠. 처음엔 만들기 자체에 열을 올렸다면 이제는 초소형 위성으로 할 수 있는 일에 집중하기 시작했다. 예를 들어 우주 환경을 조사하는 한 과학자가 '나는 지구의 자기장을 측정하고 싶다'고 했을 때 중대형 위성에 고정밀 측정기를 붙여 발사하려고 하면 수백억을 훨씬 넘었습니다. 개발 기간도 아주 길어요. 그러다 초소형 위성 시장이 커지면서 작게 해서 필요한 데이터만 얻자는 수요가 new 생겨나기 시작했습니다.

나쁘지 않는 무죠쯔카락도 하나 00개쯤 모은다면 딱딱할 거예요. 손바닥만한 위성이 스스로의 한계를 극복하는 비결은 '군집 운용'이었습니다. 초소형 위성은 우주의 틈새시장을 찾아 고유의 강점을 키워나갔습니다. 차량 대수가 노상 나빠지면 공장에서 인쇄해내는 양산도 가능해집니다만. 큰 위성과 달리 개발 기간이 하나~2년 정도로 짧은 데 제작 비용을 절감할 수 있다는 점이 접근성을 높였습니다. 미쿡의 한 초소형 위성의 작은 기업이 유출된 가격을 보면 체감할 수 있습니다. 기본 탑재체를 기준으로 피코 위성(하나 킬로 이하)은 한국 돈으로 하나 하나 76만원, 배 무토 위성(0)하나 킬로 이하)은 하나 하나 만원에서 제작이 가능합니다.(물론 발사 비용은 한 단위당 약 하나 옥 원)과학 기술 위성의 제조 단가가 200~300억원 정도라고 했을 때 쵸은이에키 파격 할인이 아닐 수 없습니다.

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가격경쟁력만 있는 것은 아닙니다. 기존의 인공위성은 한 대 한 대를 공들여 제작했어요. 초정밀 광학 부품이 나쁘지 않고, 과학탑제체, 대형 태양전지 패널이나 연료 탱크 등, 성능과 수명을 높이기 위한 모든 노력을 기울여 만들었습니다. 궤도면을 만들어 운용해야 하는 GPS 위성의 경우는 발사했을 때의 위성끼리의 배치도 매우 중요합니다. 이렇게 큰 위성이 정교하게 이 임무를 수행하는 동안 초소형 위성은 "우리는 많이 만들 수 있으니까 넓은 면적을 잘 보자"는 전략을 세웁니다. 1,2대 실패해도 타격이 크지 않아 부다 소음이 줄어들었고"전용 로켓이 없는 초소형 위성은 거의 같은 궤도를 타고 유료 하중의 사이에 두고, 기회 있을 때마다 많이 보내는 방식으로 운용 계획을 세웠습니다. 원하는 시점, 원하는 곳에 정확하게 넣을 수는 없어도 다른 쌍둥이 위성인 탐을 서로 보충해 사용할 수 있었습니다. 광학위성만큼 해상도는 아니지만 다익선의 강점을 부각시킨 것입니다. 역시 데이터 처리속도만큼은 초소형 위성이 더 좋습니다. 안전성과 신뢰성을 꼼꼼히 따지는 중대형 위성과 달리 초소형 위성은 이런 부분에서 더 자유롭기 때문이다. 연산처리능력을 높인 요즘 CPU를 사용하여 가끔 데이터를 받아볼 수 있습니다. 그만큼 초소형 위성에서 할 수 있는 1개가 늘 수 있었다는 의미입니다.

위성군단으로 승부하는 대표적인 대기업이 플래닛이다. NASA, 에이 다즈 연구소 출신 3명의 과학자가 모여서 2010년에 설립한 이후 현재 205대의 초소형 우이송궁을 형성하고 운영하고요. 플래닛의 첫 미션이 하루에 1번 지구 전역을 선점하는 1가지였습니다. 이 때문에 큐브 위성'시궁창'을 개발하고 2013년부터 발사를 개시, 2017년에는 도브 위성 88개를 인도 우주 개발 기구(ISRO)의 PSLV로켓에 한번에 실어 발사하 슴니다. 현재 플라넷 위성은 하루에 140만개 이상의 리드하는 것을 만들어 10TB에 이르는 데이터를 매 하나 메일 하나 처리하는 것이다.도브는 플래닛 위성군단의 주력 제품이다. 130여기가 지구의 극궤도에 따르고 줄지어 공전하고 있는데요. 길이 30센치에 위성 하그와잉의 무게가 4㎞에 불과할 뿐입니다. 플래닛 스코프는 광학 리드하는 것 시스템을 장착하고 약 3m의 해상도로 지구 표면을 촬영하는 것이다. 도브는 일렬로 회전하지만 지구가 자전하고 있기 때문에 뒤따르는 위성은 앞서가는 위성과 조금 다른 육지를 관측할 수 있습니다. 마치 스캐너로 지구 표면 모두를 스캔 하는 효과를 내는 것입니다. 플래닛이 지구 전역을 모니터링 할 수 있다고 예상하는 이유가 이 때문입니다. 지구 규모는 물론, 하나하나 수집, 리얼타임 데이터 제공등의 서비스를 약속합니다. 플래닛 CEO는 구글이 인터넷 검색창을 만든 것과 같은 비법으로 우리는 지구의 물리적 변화를 검색할 수 있도록 할 것이라고 예상할 것이다.

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소형 위성군을 우주에 뿌려 세계 전역에서 초고속 인터넷 서비스를 제공하겠다는 중소기업도 본격적으로 시동을 걸었습니다. 소형 통신 위성 것만 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 한가지 로켓을 발사하고 프로젝트의 시작을 알린 것입니다. 202한년까지 업무 30킬로 소형 통신 위성 648개를 한, 200㎞상공에 올린다는 계획입니다.

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원웹에서 더 주목할 것은 초소형 위성 생산라인입니다. 최근까지의 인공위성은 특별한 맞춤옷처럼 맞춤형으로 제작되었습니다. 원웹의 접근법은 상용화와 대량생산입니다. 포드와 에어버스가 자동차와 비행기를 만드는 비법을 위성에 이 더자로 적용했다고 하는데요. 전 세계 약 40개의 제공 업체로 구성된 산업 지에콤망을 구축하고 고속 위성 조립 라인 등 최첨단 공장 2개를 되었습니다. 이렇게 하면 기존 위성 제작 비용의 10분의 1가격으로 하루에 1대를 만들 수 있다고 합니다. 원웹의 계획대로 위성의 다양한 페이로드와 호환되는 보통화된 플랫폼과 인터페이스까지 갖춘다면? 마치 전자기기에 USB를 꽂듯이 개별적으로 시기적절한 기능을 추가하는 조립식 상품도 가능해집니다.제작에서 발사까지 인공위성 패키지 서비스를 약속하는 큰 기업도 있습니다. 탑재량과 아이디어만 가져다 주세요. 소형 발사체의 어린이 콘으로도 불리는 미국의 대형 로켓 랩이 소형 위성사업까지 확장하면서 내놓은 전략입니다. 고객이 독자적으로 위성 하드웨어를 제작하기 쉽기 때문에 대신 궤도에서 어떤 서비스를 해 수익을 창출할 것인지를 집중하도록 강조합니다. 주문을 받은 로켓랩은 하 본인의 번들로 간소화된 초소형 위성 제작과 발사, 실행 서비스를 함께 제공합니다. 마치 냉동기를 파는 것처럼 제품 머캐팅을 하고 있어요. 탑재량은 최대 170킬로까지 데이터 보존은 1TB, 전력은 100W~1킬로와트, 궤도 수명은 최대 5년까지 보장합니다.​ 로켓레프은 올해 1월, 플래닛의 도브 위성 3개를 실은 소형 위성 전용 로켓'하나 렉토우롱'발사 실험에도 성공합니다. 다른 위성이 자신의 화물에 끼여 발사되는 초소형 위성의 슬픔을 날려버렸습니다. 이 new 시장을 겨냥해 로켓 랩뿐만 아니라 벡터 스페이스 시스템(Vector Space Systems), 버진 오빗(Virgin Orbit), 스트라트랜치(Stratolaunch) 등 여러 회사가 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 1수준입니다. 저가 로켓과 저가 소형 위성이 만 본인보다 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 20첫 3년부터 지난해까지 매년 평균 첫 64대의 초소형 위성이 발사됐습니다. 이전까지 첫 0~20여대였던 점을 감안하면 그 속도가 매우 빠릅니다. 향후 5년간 발사 횟수는 다시 3배 이상 한 시오 한해 평균 600여대의 초소형 위성이 우주에 갈 계획입니다. 이미 산업계의 초소형 위성 개발 수가 교육용 큐브샛을 앞질렀습니다. 절반 이상이 민간 우주작은 기업에서 제작되고 있습니다. 20첫 3년부터 246개의 작은 기업이 초소형 위성 사업 때문에 새로 설립되습니다. 그만큼 시장성이 높아졌음을 반증하고 있습니다.

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산업계에서 초소형 위성의 임무는 매우 실용적이고 광범위하게 이루어지고 있습니다. 하루에 수백만개씩의 영상 데이터 활용 분야가 가장 두각을 나타내고 있습니다. 단순히 위성사진을 공급하는 것이 아니라 머신러닝(기계학습) 기법으로 기위지 속 물체를 인식, 고객이 알고 싶은 내용을 분석하여 알려주는 맞춤형 정보서비스가 공급됩니다. 현재 위성중소기업이 처리한 영상은 농업, 재난구조, 도시작전, 벌채감시, 불법조업감시, 자원탐사, 해양감시 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 예를 들어 불법 조업 구역에서 활동하는 선박 수가 몇 척인지, 어느 지상의 주택 수가 얼마나 과인증하는지 등을 파악할 수 있도록 해줍니다.본원에서도 지능형 초소형 위성기술을 연구하고 있습니다. 다목적 실용 위성에서 광학 영상을 찍으면 지구의 75%를 뒤덮은 구름 덕분에 쓸모 없는 데이터가 많습니다. 접속 시에도 짧지만 그것을 다운로드하면 때때로 낭비하는 것보다는 위성으로 판독하는 것이 좋습니다. 구름이 몇%가 있는지를 파악하고, 만약 80~90%이상이면, 그 영상은 가장 우리 집에 내리는 방식으로 이야기입니다. 위성 대수가 상시적으로 늘어날수록 땅에서 데이터를 수시로 제어할 수 없어 위성 스스로 영상촬영을 하거나 땅으로 영상을 내리는 등 자율적인 운영을 하는 기술도 함께 연구하고 있습니다.이 기술이 완성되면 토지국의 명령이 없어도 위성이 스스로 사진을 선별해 내려줍니다. 물론 이렇게 상시 어과가 되는 영상을 토지 관리를 위한 빅데이터 기술도 함께 개발하고 있습니다. 이 밖에도 초소형 위성을 이용한 다양한 임무가 계획되어 있습니다. 우주선 랑데부 도킹과 유사한 우주쓰레기 포획기술, 배터리 교체 등의 위성수리기술, 소행성의 위치를 파악해 탐사를 돕는 기술 등. 초소형 위성이 인류에게 주는 상상력은 무한할 전망입니다.기획/제작:항공우주Editor오요한자문/감수:미래융합연구부 조동현 박사

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