안녕하세요 이호스트 ICT입니다
현대 인공위성의 발달은 놀라운 성과를 이뤄냈습니다. KSR, 나로호, 누리호의 시험발사체에 이르기까지 한국도 우주세계를 향해 총력을 기울이고 있습니다. 특히 최근 화제가 된 누리호는 국내 최초의 자력개발로켓으로 12년간 예산 약 2조원을 투자한 한국판 초대형 우주프로젝트입니다. 누리호는 총 질량 200톤, 길이 47.2m, 직경 3.5m로 크기도 ‘초대형’입니다.
▲ 한국형발사체 누리호포스 터 (출처 : 한국항공우주연구원)
초대형, 초장기에 걸친 우주 프로젝트 누리호는 찬성론자와 반대론자로 나뉘기도 했습니다. 발사체 기술은 안보 및 과학기술에 필수적인 부문이라는 의견과 연구개발비 2조원은 비효율적이며 발사체 자체보다는 위성체나 다른 우주기술 개발에 투자하는 것이 더 효율적으로 기술을 확보할 수 있는 길이라는 의견도 있는데. 이처럼 큰 규모의 대형 인공위성은 발사체 자체는 물론 연구개발에도 막대한 비용과 시간이 소요됩니다.
▲출처= SK텔레콤 뉴스룸
한편, 고밀도 집적회로 기술이 발달하여 부품의 소형화가 가능해졌으며, 저전력으로 구동되는 마이크로프로세서 기술도 혁신에 성공하였습니다. 이러한 기술적인 뒷받침과 예산 축소, 효율적인 위성 운용등의 목적으로, 이제는 큰 크기의 발사체가 아닌, 5 kg 남짓한 초소형 인공위성 큐브샛이 주목받고 있습니다.
즉, 저비용으로 작은 크기의 인공위성을 우주로 쏘아 올릴 수 있는 세상이 되었습니다만. 오늘 포스팅에서는 이러한 소형 인공위성의 대표격인 “큐브샛(Cube Sat)”에 대해 소개하며, 큐브샛 인공위성이 우리가 살아가는 세상의 모습을 어떻게 변화시킬지에 대해 알아보겠습니다.
큐브샛(Cube Sat)이란 무엇인가?
큐브샛이란, 사람이 손으로 가볍게 들 수 있도록 작은 무게와 작은 크기를 가지는 「초소형 위성」입니다. 가로/세로가 각 10cm에서 30 cm로, 정육면체 또는 직육면체가 제작된다고 합니다.
큐브샛은 1999년, 미 스탠포드 대학의 로버트트윅스 교수진이, 대학생을 위한 위성 개발 실습용으로서 처음으로 고안되었다고 합니다. 유닛(유닛)의 머리 글자인 「U」를 단위로 해, 1 U의 큐브샛은 1~1.33 kg정도로 구분된다고 합니다.
▲출처=어린이과학동아포스트
큐브샛은 기존의 위성 제작과 발사에 평균적으로 약 2,000억~3,000억원의 막대한 비용이 드는 것과 달리 제작비와 발사비가 약 3억원으로 매우 저렴한 것이 특징입니다. kg당 발사비는 약 1억원이라고 합니다. 비교적 비용이 저렴하기 때문에 꼭 필요한 데이터를 얻는 ‘핀셋 임무’ 등에 활발하게 활용되어 왔습니다.
큐브샛을 여러 대 동시에 활용하는 “군집위성(벌떼)” 방식을 통해 개별 위성의 한계와 성능 부족을 극복하면서도 전체 운영비용은 혁신적으로 절감하기도 합니다.
태양동기궤도(SSO)*, 즉 낮은 궤도에서 움직이기 때문에 여러 대의 큐브샛을 띄우면 기존 지구 감시 기능의 한계를 혁신적으로 극복할 수 있는 원리를 이용하는 것입니다. 예를 들어, 하루에 9회 지구를 공전하는 큐브샛이 있으면 특정 지점을 160분에 1회씩 관측할 수 있는데요. 만약 10대의 큐브샛을 날리면 16분에 한 번씩 관측할 수 있게 됩니다. 물론 위성 자체의 크기가 작아 해상도는 떨어질 수 있지만 일반적인 위성보다 궤도가 훨씬 낮기 때문에 차량 크기의 물체를 식별하기까지는 무리가 없는 수준이라고 합니다.
*태양동기궤도(SSO) : 500~800km 고도에서 태양에 대해 항상 일정한 각도를 유지하는 궤도.
일론 머스크가 운영하는 미국의 우주 탐사업체 스페이트 X는 팔콘 9 로켓에 위성 143개를 단 90만에 사출해 동시 발사 신기록을 세웠습니다. 화성에 인간이 살 수 있게 한다는 일론 머스크의 비전이 한 걸음 전진하는 순간이기도 했습니다.
유로 컨설턴트의 분석에 따르면 2007년부터 2016년, 약 10년간 500킬로그램 이하의 소형 위성이 약 890기 발사되었다고 합니다. 2017년부터 2026년까지 약 7배 증가한 6,200기의 소형위성이 발사될 것으로 전망하고 있습니다.
이 밖에도 개인이 제작할 수 있는 간단한 위성에서부터 지상과 해상 등을 감지하는 관측용 위성, 인터넷 서비스를 제공하는 통신용 위성, 우주탐사용 위성에 이르기까지 다양한 역할이 가능하며 그 활용도는 무한하다고 볼 수 있습니다.
- 사출 : 쏴서 내놓는다.
큐브샛 광고하는 시대 세계에서 가장 방대한 지면
큐브샛에서 레이저를 발사해, 지구의 밤하늘에 ‘Hello’라고 하는 문자가 표시되고 있는 것을, 위의 영상으로 확인할 수 있습니다. 러시아의 우주 스타트업 어반트 스페이스는 실제로 밤하늘에 큐브샛을 활용한 대형 광고판을 띄울 계획이라고 합니다. 이것이 현실이 되면 광고주가 원하는 지역에 모든 사람이 얼굴을 들면 광고에 노출되는 세계에서 가장 방대한 지면이 되는 셈이죠.
러시아의 또 다른 우주 스타트업 스타트 로켓은 반사판을 탑재한 큐브샛을 발사해 반사된 태양광으로 기업 로고 등을 밤하늘에 비추는 광고 사업을 추진 중이라고 합니다. TV 광고료와 비슷한 CPM*이 책정되어 글로벌 음료 회사 펩시가 첫 번째 고객이 될 예정이라고 합니다.
- CPM : 1,000회 광고 노출당 비용.
▲ 출처 = Start Rocket
상업 비즈니스의 대표적인 사례, 광고 지면이 생길 정도로 흔한 큐브샛은 이 밖에도 우주 탐험, 통신 서비스, 군사 안전 보장 서비스, 위성 사진/영상을 활용한 데이터 포팅 서비스 등 다양한 용도로 실제로 활용할 수 있게 될 것입니다.
현재 운용 중인 소형 초소형 위성 중 상업용 비중은 약 56%이지만 2022년에는 전체의 70% 이상을 차지할 것으로 예상됩니다.
▲ 출처 = 스페이스 X
한편, 일부 전문가는, 무분별한 큐브샛의 사출은 기존 위성의 안전 궤도를 침범해, 부딪칠 위험이 있는 것과 동시에 전파 방해를 일으킬 수 있다고 염려하고 있습니다. 우주에서는 엄청난 속도로 움직이기 때문에 작은 충돌로도 대참사로 이어질 가능성이 높다는 것입니다.
또한 동력이 현저히 떨어져 약 1년 후에는 지상으로 떨어질 수도 있다고 합니다. 폐기물이나 충돌의 잔해 등이 ‘우주 쓰레기’가 되어 지상에 떨어질 가능성도 크다는 의견도 있습니다. 소형 위성 큐브샛의 전성 시대, 전 우주의 안전과 환경을 지키기 위해서 한층 더 면밀한 연구가 필요한 시기입니다.
