[WIKI 사이언스] 외계행성 찾고, 인터넷망 구축하고... 10cm 초소형 위성이 이끄는 '우주 탐사'
[WIKI 사이언스] 외계행성 찾고, 인터넷망 구축하고... 10cm 초소형 위성이 이끄는 '우주 탐사'
  • 최종원 기자
  • 승인 2019.11.25 17:12
  • 수정 2019.11.26 06:30
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미 항공우주국(NASA)에서 개발한 화성 탐사선 '인사이트(Insight)'. [사진=NASA]
미 항공우주국(NASA)에서 개발한 화성 탐사선 '인사이트(Insight)'. [사진=NASA]

항공우주산업은 4차 산업혁명을 이끌 고(高)부가가치 미래 먹거리로 각광받고 있다. 음속보다 훨씬 빠른 전투기가 무리 없이 비행하고, 인간이 헤아릴 수 없을 정도로 넓은 우주로 로켓을 쏘기 위해 통신, 기계, 전자, 열공학, 소프트웨어 등 핵심 기술이 모이는 '종합선물세트'라고 할 수 있다.  

항공우주산업계 관계자는 26일 "항공우주산업은 기술·지식지약 산업, 파급효과가 큰 선도산업, 수요를 쉽게 예측할 수 없고 위험부담이 큰 모험산업, 쌍방독과점 시장 특성을 갖고 있다"며 "기회의 산업이자 동시에 선두주자 추격이 가장 어려운 산업인데, 천문학적인 비용과 기술력을 필요로 한다"고 말했다.

실제로 국내 위성사업자로 지정받아 KT가 개발한 무궁화 3호 위성은 20년 전임에도 불구하고 약 2600억원에 달하는 막대한 비용이 투입됐다. 돈을 쏟아부어도 개발이 장기간 지속되어야 효과가 발생되는 산업이라는 점에서 보다 과감한 지원을 주저하게 하기도 한다.

그럼에도 각국 정부는 우주 개발을 위해 돈을 아끼지 않는다. 시진핑 주석이 이끄는 중국은 달 탐사선 '창어 4호'를 통해 달의 앞면과 뒷면 모두에 탐사선을 착륙시킨 유일한 국가가 되었으며, 러시아는 지난 2001년 우주군을 창설해 최근 미국의 새 미사일 방어전략에 맞설 대응 계획을 마련 중이다.

미국 트럼프 대통령은 "우주 개발은 국가 안보 과제이며 다른 나라가 미국보다 우위를 점하는 것을 용인할 수 없다”고 입장을 밝히며 지난 2017년 6월 국가우주위원회(NSC·National Space Council)를 다시 만드는 행정명령에 서명했고, 우주군도 창설했다. 달에 우주인을 복귀시키는 '아르테미스 프로젝트'의 목표 시한도 당초 2028년에서 2024년으로 앞당겼다.

미 항공우주국(NASA)가 발사한 화성 탐사선 '인사이트(Insight)'는 초소형 위성 '큐브샛(Cubesat)'을 통해 지구와 교신한다.
미 항공우주국(NASA)이 발사한 화성 탐사선 '인사이트(Insight)'는 초소형 위성 '큐브샛(Cubesat)'을 통해 지구와 교신한다. [사진=NASA]

▷ 인공위성은 고비용, 하지만 큐브샛(Cubesat)은 상대적으로 저비용

이처럼 인공위성 발사에는 막대한 비용이 들어가는데, 약 2억원 정도의 비교적 저렴한 비용으로 인공위성을 발사하는 방법이 있다. 1999년 미국 스탠퍼드대학과 캘리포니아공과대학에서 교육 목적으로 개발한 '큐브샛(Cubesat)'이 그 주인공이다.

큐브샛은 기본적인 단위(1U)가 가로 · 세로 · 높이 각각 10cm에 달하는 초소형 위성이다. 1U 기준의 큐브샛은 무게가 1.33kg를 넘지 않으며, 전자부품 또한 탑재되지 않는다. 프로젝트 예산이 적고, 개발 기간도 짧다는 장점이 있다. 

주요 임무는 우주공학교육을 위해 쓰이거나 신기술 궤도상 시험, 예를 들면 지구 자기장 측정·지구 내부 열권 조사·통신 시스템 구축·우주환경 시험 등 다양한 목적을 위해 쓰이고 있다. 

큐브샛은 화성 탐사선 '인사이트(InSight)'의 착륙 과정 일거수일투족을 지구로 송신하며 우주 통신의 새 역사를 썼으며 태양계 밖 외계행성을 찾는 임무에도 이용되고 있다.

미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL)에 따르면 큐브샛 '아스테리아(ASTERIA)'는 소형 위성의 정밀지향 기술을 입증하는 과학 임무를 마치고 지금은 외계행성을 찾는 임무를 수행 중이다.

큐브샛(Cubesat)은 단기간 우주 탐사 임무에 도움이 된다.
큐브샛(Cubesat)은 단기간 우주 탐사 임무에 도움이 된다. [사진=NASA]

▷ 스페이스X(SpaceX)의 스타링크(Starlink) 프로젝트도 큐브샛이 기여... 우주 개발에 큰 도움

CubeSat XI-IV, Cute-1.7 APDII, SEEDS2, AAU CuteSat, RAX 등의 큐브샛은 일본과 미국, 유럽을 대표하는 큐브샛이다. 비교적 짧은 기간의 우주 조사에 비싼 위성을 발사하는 것은 비효율적이기 때문에, 큐브샛을 이용해 우주 환경을 시험하는 경우가 많다. 

2015년에는 유럽우주국(ESA) 주도로 저궤도 우주환경을 조사하는 ‘큐비50’(QB50) 프로젝트가 본격적으로 시작됐는데, 이는 50개 큐브샛을 동시에 우주로 쏘아올리는 프로젝트이다. 큐브샛의 다양한 임무에 맞게 탑재체(Payload)를 다르게 구성하는데, 위성에 태양 전지판을 감아 우주 환경에서 태양 에너지를 통해 전력을 공급받는다.

전기자동차로 유명한 기업 '테슬라'의 대표 엘론 머스크(Elon Musk)는 "전 세계에 통신속도 1Gbps에 달하는 초고속 인터넷을 보급하겠다"는 포부를 가지고 있다. 엘론 머스크는 자신이 대표로 있는 민간 항공우주 기업 '스페이스X(SpaceX)'에서 '스타링크 프로젝트'를 통해 포부를 실현한다는 계획이다.

스타링크 프로젝트는 스페이스X가 자체적으로 추진하는 전 세계 대상 위성 인터넷망 구축 프로젝트다. 이를 위해 2020년대 중반까지 1만 2천여개에 이르는 통신 위성을 발사해 지구촌 모든 사람들에게 초고속 인터넷을 보급한다는 것이다. 1만 2천여개의 위성은 지금 지구 궤도에 안착해 있는 모든 인공위성보다 많은 숫자로, 스타링크 프로젝트의 위성 하나하나는 400kg에 달하는 큐브샛이다.

 임무가 끝나고 방치된 큐브샛은 우주 쓰레기... 해결 필요성 대두 

한국 최초의 큐브샛은 지난 2002년 한국항공대 연구진과 학생들이 개발한 '한누리 1호’였지만, 궤도 진입에는 아쉽게도 실패했다. 2012년 3월 경희대학교 연구진과 학생들이 미국 UC버클리 등과 협력을 통해 개발한 ‘시네마(CINEMA)’는 최초로 궤도 진입에 성공했으며, 태양 활동으로 생긴 이온과 전자 입자를 검출하고 자기장을 측정하는 것이 임무이다.

논의가 필요한 사항은 '우주 쓰레기'의 발생이다. 우주 쓰레기는 수명이 다한 위성의 잔해와 추진체 파편이나 각종 실험 도구 등을 뜻한다. 우주 쓰레기는 현재 활동하고 있는 인공위성의 궤도에 침입하여 통신 장애를 일으키거나 우주정거장에 큰 충격을 줄 수 있다.

지금까지 우주 개발이 그저 '성공'에만 몰두하고 있었다면, 미래에는 개발로 인한 우주 환경 문제가 본격적으로 대두될 것으로 보인다. 실제로 머스크의 스타링크 프로젝트의 임무 종료시 1만 2천여개에 달하는 큐브샛은 어떻게 처리할 것인가?에 대해 많은 지적이 나오고 있다. 

4차 산업혁명시대의 항공우주산업은 기계, 전자, 통신, 소재, ICT 등 첨단과학기술이 집적된 산업이면서, 다른 산업으로의 파급효과와 부가가치를 얻고 양질의 일자리 창출 효과가 큰 첨단 제조 산업으로 우리가 반드시 육성해야하는 산업이다. 

지속가능한 우주 개발을 위해서는 많은 요인을 고려해야 한다. 비용은 줄이고, 개발 기간도 짧게 할 수 있으면 좋을 것이다. 하지만 개발 기간을 맞추기 위한 무리한 개발보다는, 완벽한 성공을 위해 점진적으로 개발하는 것이 나을 것이다. 

[위키리크스한국=최종원 기자]

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