우주산업에 지속적인 연구개발과 투자 필요
차세대 중형위성 1호 발사 성공
지난 3월 22일 ‘과학기술정보통신부(이하 과기부)’와 ‘국토교통부(이하 국토부)’는 ‘차세대중형
위성 1호’가 카자흐스탄 바이코누르 우주센터에서 성공적으로 발사되었다고 발표했다.
현지시각으로 3월 22일 11시 7분경에 발사된 차세대 중형위성 1호는 발사 후 약 64분 만에 고도 약 484km 근지점에서 소유즈 2.1a 발사체로부터 정상 분리되었으며, 발사 후 약 102분 뒤에는 노르웨이 스발바르 지상국과의 첫 교신에도 성공했다.
한국항공우주연구원(이하 항우연)은 지상국과의 교신을 통해 차세대중형위성 1호의 본체 시스템 등의 상태가 양호함을 확인했으며, 근지점 484km와 원지점 508km를 형성하는 타원궤도에 성공적으로 안착했음도 확인했다.
차세대 중형위성 1호는 고도 497.8km의 궤도에서 6개월간의 초기운영과정을 거쳐 10월 이후 본격적인 표준 영상을 제공할 계획이다.
국토•자원 관리와 재해•재난 대응 등을 위해 흑백 0.5m, 칼라 2m의 해상도로 정밀하게 지구를 관측할 예정인데 이는 흑백 0.55m와 칼라 2.2m급 해상도로 평가받는 다목적실용위성 3A호와 유사한 성능이다.
게다가 차세대 중형위성 1호에는 기존 SDRAM 방식이 아닌 Flash Memory 방식의 영상자료처리장치를 탑재하여 저장용량을 6배 증가시키는 동시에, 위성의 중량은 절반 수준인 540kg으로 경량화 하는 것에 성공했다.
위성의 주 활용처로 평가되는 국토부는 차세대 중형위성 1호를 활용하여 얻은 정밀 지상관측영상을 ‘디지털 트윈 국토’를 구축하기 위한 기초 자료로 사용하며, 스마트 시티 같은 신산업과 재난 안전 서비스 제공에도 사용하는 등 다양한 산업 분야에서 사용할 전망이다.
KAI, 표준 플랫폼으로 인공위성의 대량 생산 체제 갖춘다.
지난 3월 23일 ‘KAI(한국항공우주)’는 항우연으로부터 이전받은 기술로 위성시스템 설계와 본체 개발을 포함하여 2022년 1월로 예정된 발사단계까지 차세대 중형위성 2호 개발을 총괄적으로 주관한다.
차세대 중형위성 사업은 2단계로 이루어지는데 이 중 1단계에서 확보한 기술을 바탕으로 500kg 인공위성 표준 플랫폼을 구축한다.
표준 플랫폼 개발의 목적은 규격화된 본체와 탑재체를 활용하여 다양한 위성의 개발 비용과 시간을 감소시키는 것에 있다.
기존 위성들의 개발에는 레이더, 분광기와 같은 다양한 탑재체에 맞추어 위성의 본체 또한 다시 설계하는 등의 방식으로, 1999년 발사된 아리랑 1호 이래 평균 3000억 원의 비용과 7년 정도의 시간이 소요됐다.
반면 차세대 중형위성 1호 개발에는 1579억 원의 비용에 5년의 연구 기간이 요구됐으며, 1호와 많은 부분을 공유하는 차세대 중형위성 2호 개발에는 860억 원의 비용에 3년의 연구 기간이 소요될 정도로 개발 비용과 기간이 축소되어 개발효율이 높다는 평가다.
표준 플랫폼이 본격적으로 적용될 차세대 중형위성 2단계에서는 우주과학 기술 검증 목적 ‘3호’부터 광역 농림상황 관측 목적 ‘4호’와 수자원 관측 목적 ‘5호’까지 합계 인공위성 3기가 산업체 주도로 개발될 예정이다.
KAI는 2020년 8월 중대형 인공위성 6기의 동시 조립이 가능할 정도로 양산 체계 구축을 완료한 상태이며, 초소형 위성 분야까지 사업 분야를 확장하기 위해 ‘KAIST’와 업무협약을 체결하고 회사의 역량을 강화하고 있다.
게다가 KAI는 차세대 중형위성 개발 사업을 시작으로 우주산업분야에서 독자적인 밸류 체인을 구축한다는 목표를 제시했으며, 위성 개발의 원천기술을 가진 연구기관 뿐만 아니라 탑재체 제작 기업과 위성관측 데이터 가공업체와의 협력을 통해 산업생태계를 육성한다는 전략을 구사할 것이라고 덧붙였다.
높은 국산화율 기록한 차세대 중형위성
과기부는 차세대 중형 위성 1호에 적용된 총 172개 핵심 기술 중 157개를 국산화하여 91.3%의 국산화율을 기록했으며, 이 중에서 시스템 및 본체 국산화율은 86.3%이며 탑재체 국산화율은 98.6%에 이를 정도로 높다고 설명했다.
국산화 관련하여 ‘한화시스템’은 광학 탑재체의 카메라 제어부와 초점면 전자부 등을 국산화했으며, 이를 통해 탑재체의 중량을 150kg 수준으로 소형화하고 경량화하여 위성 중량을 500kg급으로 맞추는 것에 기여했다.
차세대 중형위성의 광학 탑재체는 일본의 동급 위성인 ‘아스나로 1호’와 비교하여 해상도는 동일한 수준이지만 관측 폭은 2km 더 넓은 12km로 더 우수한 성능을 보유하고 있다.
위성의 소형화와 경량화를 추구하는 이유는 중량이 적게 나갈수록 발사 비용이 저렴하며 발사체 1회 발사로 다수의 위성을 목표한 궤도에 올리는 것이 가능하여 우주위성 산업의 상업화에 중요한 요소로 작용하기 때문이다.
한편 지난 3월 24일 ‘한국표준과학연구원(이하 표준연)’ 또한 차세대 중형위성에 탑재된 반사경을 국산화했다고 발표했다.
우주용 반사경은 전략물자로 취급되어 수입이 매우 까다롭고 직경 1m급의 대형 반사경은 군사용으로 전용될 수 있어 해외에서 제품뿐만 아니라 관련 기술 도입조차 용이하지 않다는 평가를 받는다.
따라서 0.6m 지름, 13kg의 중량에 더해 거울면의 형상 오차가 10nm(나노미터) 수준에 불과할 정도로 성능이 우수한 반사경을 국산화한 것에 고무적이란 반응이 나온다.
표준연은 반사경 가공과 측정 분야에 중요한 역할을 담당했고 항우연은 우주 환경 정보제공과 관련 시험에서 역량을 발휘했으며, 두 연구기관이 적극적으로 협력한 결과 우수한 성능의 반사경 제작에 성공한 것으로 알려졌다.
향후 표준연과 항우연은 대형위성에 탑재될 직경 1m급의 반사경 국산화에도 적극적인 협력을 이어나갈 예정이다.
아직 한국의 우주산업 토대가 강건하다고 평가하긴 어렵지만 조바심 내지 않고 지속적인 연구개발과 투자를 한다면 유망한 미래 먹거리 중의 하나로 부상할 것이란 평가가 나오고 있다.