소형화와 경량화는 기술 발전의 바로미터다. 지금도 각 기술분야에서 이전보다 더 작게, 더 가볍게 만든 제품이 쏟아져 나온다. 그렇다고 이전보다 성능이 나빠지는 것도 아니다. 스마트폰만 해도 과거 핸드폰에 비해 훨씬 작고 가볍지만, 기능과 성능은 비교가 불가능하다.
이런 추세는 우주 산업 분야에서도 찾아볼 수 있다. 초소형 위성이 그 주인공이다. 초소형 위성은 통상 50㎏미만의 작은 위성이다. 1999년 미국 스탠퍼드대에서 처음 학생 교육용으로 개발한 이후 급격하게 성장하는 분야다.
정육면체 형태의 '큐브위성(CubeSat)'이 대표적이다. 육면체 각 변 길이가 10㎝로, 무게가 1㎏ 안팎인 것도 있다. 이런 규격의 단위를 '유닛(U)'이라고 하는데, 이런 유닛을 이어 붙여 기능을 추가하는 식이다.
크기가 작다고 성능을 무시해서는 곤란하다. 물론 기술 발전 여지가 많아 기존 톤 단위 대형위성이나 500㎏ 이상 중형위성을 완벽하게 대체하기는 어렵지만 상당 수준의 임무를 수행할 수 있게 됐다.
예를 들어 미국 플래닛사가 2013년 발사한 3U 큐브위성 '도브(Dove)'는 무게가 4㎏에 불과하지만 3m 해상도로 지구표면을 촬영했다. 2005년 발사한 1.5톤 무게의 지구관측위성 '카르토샛'의 해상도가 2.5m인 것을 감안하면 엄청난 발전 속도를 보이는 것을 알 수 있다. 또 현재 미국에서 개발중인 '카펠라' 초소형 위성은 1m 해상도로 지면을 관측 가능할 전망이다.
초소형 위성은 이밖에도 통신, 과학, 군사 등 다양한 업무를 수행한다. 지구 궤도를 벗어난 임무에도 초소형 위성이 활용되고 있다. 미국은 지난 5월 화성탐사선 인사이트에 큐브샛 '마스 큐브 원(마르코)' 두 대를 실어 우주로 보냈다. 마르코는 이달 말로 예정된 인사이트 화성 착륙 과정을 지구로 전송하는 역할을 맡는다.
초소형 위성은 한 기로도 높은 성능을 내지만, 여러 대를 활용하는 '군집위성'으로 활용할 경우 능력이 훨씬 배가된다. 위성 간 링크 기술을 더해 임무를 분담하는 식으로 임무 위성이 지구 목표 지점에 도달하는 '재방문 주기'를 대폭 줄일 수 있다. 30기 정도를 띄우면 20분 내로 주기 축소가 가능하다. 수 천 억원을 들여야 하는 큰 위성과 달리 1~2억원의 저렴한 비용으로 개발 가능하다는 것도 장점이다.
초소형 위성은 이런 성능과 기능 덕분에 새로운 우주 산업의 총아로 떠오르고 있다. 오는 2022년까지 총 2600개에 달하는 초소형 위성이 발사될 전망이다.
우리나라에서도 연구와 개발이 이어지고 있다. 지난 1월에는 국내 대학에서 만든 초소형 위성 다섯 기가 인도 '극궤도우주발사체(PSLV)' 실려 우주로 향했다. 각 위성 개발대학은 연세대, 항공대, 경희대, 조선대, 충남대 등이다. 당초 2012~2013년 큐브위성 경연대회 결과로 개발됐지만 여덟 차례나 발사지연이 이어지면서 3년이나 늦게 발사됐다.
이에 앞선 2017년에는 KAIST 방효충 항공우주공학과 교수팀이 큐브샛을 발사했다.
최근에는 한국과학기술원(KAIST) 내에 이를 연구하는 '초소형 군집위성 연구센터'도 문을 열었다.
센터는 앞으로 7년 동안 영상레이다(SAR) 부품을 소형화, 경량화 해 초소형 군집위성에 담는 것을 목표로 연구에 나선다.
그렇다면 이런 초소형 위성을 개인이 만들 수도 있을까? 놀랍게도 우리나라에서 관련 사례가 있다.
디어아트 작가인 송호준 씨가 이 일을 해냈다. 송 씨는 2013년 세계에서 처음으로 개인 위성 'OSSI-1'을 개발해 카자흐스탄 바이코누르에서 쏘아올렸다. 1억원의 비용을 들여 해낸 일이다. 발사 위성은 극초단파(UHF), 비콘 통신모듈과 빛을 발하는 LED 모듈을 장착했다. 안타깝게도 발사 후 신호는 잡히지 않았지만 시도만으로도 의미를 갖는 일이었다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
