극한환경 노출 반도체 시스템 테스트베드 구축
“우주항공분야 실무 역량 갖춘 우수 전문 인재 지속 양성”
국립목포대학교(총장 직무대리 박시형)는 반도체공학과 공동 연구팀(xRFIC·BADA연구실)이 지난 3일 성층권 극한환경(영하 50도)에서 고고도 풍선을 활용한 2기의 큐브위성(CubeSat) 간 양방향 릴레이 데이터 통신을 성공적으로 실증했다고 6일 밝혔다.
이번 실증에 사용된 고고도 풍선은 군산 일원에서 띄워져 대구 일원에 착륙했다. 특히 이번 성과는 임무 시나리오 기획부터 하드웨어 및 소프트웨어 개발, 최종 실증에 이르는 전 과정을 학생 주도의 '독자적인 자체 기획'으로 이뤄냈다는 점에서 탁월한 연구역량을 보여준다.
김민수 교수가 지도하는 xRFIC연구실-xSPACE 전공동아리(학부연구생 김정규(4학년), 김효찬(1학년))가 RF 통신 기반의 위성 시스템 설계 및 극저온 단열 구조(3D 프린팅 PLA·ABS) 제작을 전담했고, 서종현 교수의 BADA연구실(학부연구생 이세운(4학년))이 위성 운용 및 통신 제어 소프트웨어를 자체 개발해 하드웨어와 소프트웨어의 완벽한 융합 시너지를 창출했다.
임무 성공을 위한 검증 및 운용 시나리오 역시 연구팀이 전면 자체 기획했다. 기상 데이터를 선제적으로 분석해 낙하지점을 예측하는 AI 예측 시스템을 독자 구축하고, 학내 'LNG수소극저온시험연구센터'에서 영하 50도의 랩 테스트를 거쳐 Cubesat 성능을 검증했다. 이를 통해 발사부터 성층권 도달, 최종 착지 및 회수에 이르는 모든 과정을 완벽하게 통제하며 안정적인 임무 운용 능력을 입증했다.
실제 성층권에 도달한 큐브위성은 극한의 온도 속에서도 온도·습도·GPS 정보는 물론 사진과 영상 데이터를 위성 간에 성공적으로 송수신했다. 이는 단순한 통신 성공을 넘어, 우주 환경에 노출되는 반도체 통신 모듈과 시스템이 극한 환경에서 어떻게 동작하는지 직접 확인한 '극한환경 반도체 실증(테스트베드)'을 구현해 냈다는 점에서 의미가 크다. 향후 군집위성 체계 및 차세대 우주항공용 반도체 개발에 필요한 기초 연구로 활용될 수 있다.
고고도 풍선을 이용한 성층권 실증은 미국 NASA(Scientific Ballon Program) 등 선진 우주 기관들이 차세대 우주관측을 수행할 때 사용하는 핵심 연구플랫폼 방식이다. 전라남도 앵커센터의 '지역성장 인재양성체계 R2 미래 산업혁신챌린지' 지원을 바탕으로, 연구팀이 이러한 글로벌 선진 검증 방식의 기초를 전면 자체 기획하고 성공적으로 첫발을 내디뎠다는 데 큰 의의가 있다.
연구를 총괄 지도한 김민수 교수는 “학생들이 시스템 기획부터 실험실 검증, 실제 우주 극한환경 실증까지 전 주기를 주도적으로 기획하고 수행하며 실무 문제 해결 능력을 키울 수 있는 기회였다”며, “앞으로도 우주항공 및 통신 분야와 연계된 다양한 직무 연계 활동을 통해 산업계가 요구하는 우수한 반도체 전문 인재를 지속해서 양성하겠다”고 말했다.
전남광주=김한식 기자 hskim@etnews.com
