초소형 위성 이야…

고객님 어느 위성을 주문하시겠습니까?"크기는 하나 유닛 정도로 피코 새틀라이트면 충분할 것 같아요. 다음달 결혼기념일에 발사되었으면 합니다. 고도는 500킬로의 저궤도에 넣어 주세요. 모스부호는 '사랑해요 피기' 가 좋네요." 동네 인공위성점에 들러 다양한 사양의 제품을 둘러봅니다. 그 중에서도 가장 감정적인 위성을 골라 주문까지 완료! 이런 날이 곧 올지도 몰라요. 지금 막 초소형 위성의 시대가 열리고 있는 중입니다. "수십대에서 많게는 수천대까지, 빵 한 덩어리의 작은 위성이 군집을 이뤄 우주로 향하고 있습니다. 이 위성군단은 색다른 기운입니다 무를 방안으로 하여, 새로운 방법으로 제작된다고 합니다. 새로운 우주시대, 초소형 위성군단을 만나러 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. 실제, 이담은 원앱(OneWeb), 플라넷(Planet), 어스자신우(EarthNow)와 같은 민간 우주기업이 착수한 프로젝트라고 합니다. 게다가 인공위성을 마치 자동차 자신의 비행기처럼 자동화된 생산라인에서 수백대, 수천대씩 촬영하고 있다고 합니다. 인공 위성에 도대체 무슨 1이 있었을까?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 쵸소움, 미 공군의 로켓에 실려발사되었는데요. 이 프로젝트를 통해서'1유닛(1Unit)당 가로·세로, 높이가 전체 10㎝에 1.3㎞이하의 무게'이라고 정의한 큐브 위성의 규격이 발표되기도 했지요. 개발비도 개발시간도 충분하지 않았지만 교육용으로 반응이 너무 좋아서 여러 대학에서 초소형 위성을 만들기 시작했죠.

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문재는 크기였습니다. 작고 부담은 없는데 소형 위성을 위한 부품은 하자신도 없었습니다. 작다고 해서 뭘 하면 빠질 수 없어요. "태양전지 패널, 배터리, 송수신기 등 모든 것을 미니로 새로 제작해야 합니다. 그렇게 생각하니, 만드는 데 급급할 수밖에 없었습니다. 설계부터 납땜까지 학생들이 모든 공정을 다 수행했지만 그만큼 실패와 시행착오가 많았던 시기입니다. 그 중 몇몇 성공한 학교를 중심으로 "큐브샛에 들어갈 부품을 만들어보자"는 움직임이 생겼습니다. 그렇게 부품을 만드는 회사도 하쟈싱는 것이 항상 그랬듯이어 자기 신고, 주요 부품은 사서 쓸 수 있게 되고 20하나 0년대부터는 초소형 위성 시장에 번졌어요. 그동안 초소형 위성에 대한 미션도 진화했는데요. 처소음에는 "만드는 것" 자체에 열을 올리고 있었더니, 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 이다잼 깁니다. 맞아, 그리고 초소형 위성시장이 커지면서 "작게 만들어 필요한 데이터만 얻자"는 수요가 새롭게 생기기 시작합니다.

나무 젓가락도 100개쯤 모은다면 딱딱할 거예요. 손바닥만한 위성이 스스로의 한계를 극복하는 방법은 "군집운용"이었습니다. 초소형 위성은 우주의 틈새시장을 찾아 고유의 강점을 늘려갔습니다. 대수가 평소처럼 나오면 공장에서 생산되는 양산도 가능해지는데요. 큰 위성과 달리 개발 기간이 1~2년 정도로 짧은 데 제작 단가를 오전 춘다는 점이 접근성을 높였습니다. 아마리카의 한 초소형 위성 대기업이 유출한 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 정 이야기 통이 아닐 수 없습니다.

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가격 경쟁력만 있는 것은 아닙니다. 기존 인공위성은 한 대 한 대를 공들여 제작했습니다. 초정밀 광학 부품에 나쁘지 않기 때문에 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 중요하고요. 이렇게 큰 위성이 정교하게요.무를 수행하는 동안, 초소형 위성은 "많이 만들 수 있으니 넓은 면적을 잘 보자"는 전략을 씁니다. 1,2대 실패해도 타격이 크지 않고 부담도 줄었습니다.전용 로켓이 없는 초소형 위성은 평등한 궤도에 오르는 페이로드 사이에 끼여 기회가 될 때마다 많이 보내는 방식으로 운용 계획을 세웠습니다. 원하는 시점에 원하는 곳에 정확히 넣을 수는 없어도 다른 쌍둥이 위성들의 임무를 서로 보완해 사용할 수 있었습니다. 광학위성만큼의 해상도는 아니지만 다익선의 강점을 돋보이게 한 것입니다. 또, 데이터 처리 속도만은 초소형 위성이 더 좋습니다. 안정성과 신뢰성을 꼼꼼히 따지는 중대형 위성과 달리, 초소형 위성은 이러한 부분에서 더욱 자유로워지기 때문입니다. 연산 처리 능력을 높인 최근 CPU을 사용하고 실테테로우에 데이터를 받은 1이 가능하게 되었습니다. 그만큼 초소형 위성으로 보인다 1이 한상차림 오 됐다는 것이다.

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 이미지 하는 것이었습니다. 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 이미지를 만들어 10TB에 이르는 데이터를 매일 처리하는 것입니다."도브"는 플래닛 위성군단의 주력 제품이다. 130여기가 지구의 극궤도에 따르고 줄지어 공전하고 있는데요. 길이 30센치에 위성 촙 지앙아의 무게가 4㎞에 불과할 뿐입니다. 플래닛 스코프는 광학 이미지 시스템을 장착하고 약 3m의 해상도로 지구 표면을 촬영하는 것입니다. 도브는 일렬로 길거리 돌지만 지구가 자전하고 있고, 다음을 쫓는 위성은 앞서가는 위성과는 조금 다른 지면을 관측할 수 있습니다. 마치 스카다신으로 지구 표면 전체를 스캔하는 효과를 내는 것입니다. 플래닛이 지구 전역을 모니터링 할 수 있다고 말하는 이유가 이 때문입니다. 전 지구적인 범위는 물론, 하루 수집, 실시각 데이터 제공 등의 서비스를 약속합니다. 플래닛의 CEO는 "구글이 인터넷 검색창을 만든 것과 같은 방법으로, 우리는 지구의 물리적 변화를 검색할 수 있도록 할 것입니다"라고 말할 것입니다.

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소형 위성군을 우주에 뿌리고, 세계 전역에서 초고속 인터넷 서비스를 제공하겠다는 작은 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 예정입니다.

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원웹에서 더 주목해야 할 것은 초소형 위성의 생산라인입니다. 지금까지 인공위성은 특별한 맞춤복처럼 주문 제작되었습니다. 원웹의 접근법은 상용화와 대량생산입니다. 포드와 에어버스가 자동차와 비행기를 만드는 비결을 위성에 당신으로 적용했다고 합니다. 전 세계 약 40개의 제공사로 구성된 산업 지에콤망을 구축하고 고속 위성 조립 라인 등 최첨단 공장 2개로 되었습니다. 이렇게 하면 기존 위성 제작 비용의 10분의 1가격으로 하루에 1대를 만들 수 있다고 합니다. 원웹 계획대로 위성의 다양한 페이로드와 호환되는 아슬아슬한 플랫폼과 인터페이스까지 갖춘다면? 마치 전자기기에 USB를 꽂는 것처럼 개별 자요 무에 맞는 기능을 추가하는 조립식 상품도 가능해집니다.제작부터 발사까지 인공위성 패키지 서비스를 약속하는 작은 기업도 있습니다. 탑재량과 유아디아만 가지세요 소형 발사체인 "유어콘"이라고도 불리는 미국의 소규모 기업 로켓랩이 소형 위성사업까지 확대해 내놓은 전략인데요. "고객이 독자적으로 위성의 하드웨어를 제작하는 수고를 대신하여 궤도 안에서 어떤 서비스를 하여 수익을 창출할 것인가를 집중하라고 강조합니다. 주문을 받은 로켓랩은 아래본인의 번들로 간소화된 초소형 위성의 제작과 발사, 실행 서비스를 정리해 재공격합니다. 마치 가스냉장고를 파는 것처럼 제품 선전을 하고 있는데요. 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 위성 본인의 화물에 끼워 발사되는 초소형 위성의 슬픔을 날려버리고 말았습니다. 이 새로운 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 1수준입니다. 저가 로켓과 저가 소형 위성이 만본이기 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 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 늘어 한해 평균 600여대의 초소형 위성이 우주로 날아오를 예정입니다. 기이 산업계의 초소형 위성개발 숫자가 교육용 큐브샛을 앞지릅니다. 절반 이상이 민간 우주작품은 기업에서 제작되고 있습니다. 20첫 3년부터 246개의 작은 기업이 초소형 위성 사업 때문에 새로 설립되습니다. 그만큼 시장성이 높아진 sound를 반증하고 있군요.

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산업계의 초소형 위성의 임무는 매우 실용적이고 광범위하게 이루어지고 있습니다. 영상 하루 수백만개나 쇄도하는 영상 데이터 활용 분야가 가장 두각을 나타내고 있습니다. 단순히 위성사진을 제공하는 것에 그치지 않고 머신러닝(기계학습) 기법으로 선점중인 물체를 인식하고 고객이 알고 싶은 이야기를 분석해 알려주는 맞춤형 정보서비스가 제공됩니다. 현재 위성 대기업이 처리한 영상은 농업, 재난구조, 도시계획, 벌채감시, 불법조업감시, 자원탐사, 해양감시 등 다양한 분야에 활용되고 있습니다. 예를 들어 불법조업구역에서 활동하고 있는 선박수가 몇 척이나 되는지, 어느 토지의 주택수가 얼마나 증감했는지 등등을 파악할 수 있게 해줍니다.한국의 조사원에서도 지능형 초소형 위성기술을 조사중이다. 다목적 실용 위성에서 광학 영상을 찍으면 지구의 75퍼.센트를 흐리게 한 구름 덕분에 쓸모없는 데이터가 많습니다. 접속시간도 짧은데 그것을 다운로드해서 시간을 낭비하는 것보다는 위성으로 독자적으로 판독하면 좋을 것입니다. 구름이 여러 켜 세인트가 있는지 파악하고, 만약 80~90퍼.센트 이상이라면, 그 영상은 가장 뒤에 내리는 방식으로 이야기입니다. 위성의 대수가 증가할 만큼 지면에서 데이터를 하나하나 컨트롤 할 수 없기 때문에 위성이 스스로 영상촬영을 하거나 땅에 영상을 낮추는 등의 자율적인 운영을 실시하는 기술도 조사중입니다.이 기술이 완성되면 지면국의 명령이 없어도 위성이 독자적으로 사진을 선별해 내리게 됩니다. 물론 이렇게 늘어가는 영상을 지면으로 관리하기 위한 빅데이터 기술도 함께 개발중이고요. 이외에도 초소형 위성을 이용한 다양한 임무가 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 것으로 보인다.기획/제작 : 항공우주 Editor 오요한 자문/감수 : 미래융합조사부 조동현 박사

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