소형위성 러시···"美 화성탐사, 日 177社 공급망 구축"

[COSPAR 2017]토마스 주부큰 NASA 과학임무본부장, 신이치 나카스카 도쿄대 교수, 자국 동향 소개
소형위성 활용 꾸준히 증가···국제 협력도 중시
"소형위성으로 미국. 아시아, 유럽 등이 데이터를 공유할 수 있습니다. 전세계 강수량을 측정하고, 허리케인 하비와 같은 기후변화, 재해재난까지 예측·대비하도록 하는 것이 목표입니다. 소형위성은 기존 시장의 판도를 바꿀 수 있으며 파괴적인 혁신을 가져올 수 있습니다."(토마스 주부큰 NASA 과학임무본부장) 

"JAXA의 지원을 받는 호도요시(Hodoyoshi) 위성 프로젝트를 통해 심우주까지 탐사할 예정입니다. 특히 일본 내 177개 기업이 부품을 조달하는 공급망 체계를 구축할 계획입니다."(신이치 나카스카 도쿄대 교수)

소형위성기술은 과학적 진보를 이끌 핵심 기술로 평가 받는다. 최근 'COSPAR(국제우주과학위원회) 심포지엄' 차 한국을 찾은 미국과 일본의 우주 과학 전문가들은 소형위성의 발전 상황에 대해 진단하며 이를 활용해서 진행되고 있는 자국의 프로젝트를 소개했다.

소형위성은 무게 500Kg 이하의 위성을 의미한다. 기술 수준이 발전함에 따라 소형위성으로도 대형위성과 동일한 기능 구현이 가능해졌고, 비용이 적게 드는 기술집약적 소형위성이 전 세계적으로 각광받고 있다.

토마스 주부큰 NASA 과학임무본부장이 COSPAR 심포지엄에서 발표하고 있는 모습.<사진=강민구 기자>토마스 주부큰 NASA 과학임무본부장이 COSPAR 심포지엄에서 발표하고 있는 모습.<사진=강민구 기자>

◆ 소형 위성 활용 증가···"거대미션과 조화해 활용"
 
NASA는 우주로의 접근을 가능하게 하는 각종 과학 탐사 미션을 수행하고 있으며, 다양한 목적과 규모에 맞는 포트폴리오를 보유했다. 

주요 미션인 제임스웹 우주망원경이나 화성2020 탐사 프로젝트는 미션 규모가 크고 복잡하기 때문에 많은 자금이 소모된다. 이러한 상황에서 NASA는 최근 저비용 소형 우주선 등을 통한 세부 미션 수행 등에 관심을 갖고 있다.

실제 미국국립학술원의 조사 결과, 소형위성과 큐브셋은 기술적인 잠재력이 있는 것으로 나타났다. 소형 우주선이 특정한 측정과 콘스텔레이션을 형성하는데 유용하며, NASA가 이 플랫폼을 적극 활용해 과학적 목표를 달성해야 한다는 것이다.

교육용과 상업용으로 큐브셋 미션이 증가하고 있는 추세다.<사진=강민구 기자>교육용과 상업용으로 큐브셋 미션이 증가하고 있는 추세다.<사진=강민구 기자>

토마스 주부큰(Thomas Zurbuchen) 과학임무본부장에 따르면 NASA가 우주를 탐사하는 이유는 크게 자연에 대한 새로운 이해와 발견, 지구를 보호하거나 개선시키는 역할 등으로 구분할 수 있다.

토마스 본부장은 소형위성이 저렴하다는 것 뿐만 아니라 이를 활용해 그동안 하지 못했던 다양한 과학적 발견을 할 수 있다고 강조했다. 가령 22개의 위성을 지구에 띄워 관측에 활용할 수 있으며, 과학을 저렴하게 접근하면서 기존에 불가능했던 관측을 수행할 수 있다는 것이다.

​그는 "지난 5년동안 소형위성과 큐브위성의 활용이 꾸준히 증가하고 있다"면서 "가격은 기존보다 10배 저렴하면서 대학, 벤처 등 민간에서 많은 발사가 이뤄지고 있다"고 소개했다.

최근에는 소형위성을 활용해 전세계 강우량 분석, 허리케인 영향 조사 등에도 활용되고 있다.

그는 "소형위성을 지구에서 활용하는 것 뿐만 아니라 우주선을 새로운 통신을 위한 기술 증명 등 각종 우주 탐사에 활용할 것"이라면서 "이와 함께 NASA에서는 내년 태양 대기층을 조사하는 우주 탐사선 '파커 솔라 프로브'(The Parker Solar Probe)를 발사하는 등 거대 프로젝트도 지속적으로 추진할 계획"이라고 말했다. 

총 큐브셋 발사 횟수도 지속적으로 증가하고 있다.<사진=강민구 기자>총 큐브셋 발사 횟수도 지속적으로 증가하고 있다.<사진=강민구 기자>

◆ 우주 산업 인프라 구축 목표···"국제 협력도 필요"

일본에서도 소형위성 개발과 활용이 활발히 이뤄지고 있다. 지난 2003년 세계 최초로 큐브셋(CubeSat) 발사에 성공한 신이치 나카스카(Shinichi Nakasuka) 도쿄대 교수는 마이크로·나노·피코 위성 등을 활용해 우주과학과 탐사에서 새로운 영역을 개척하고 있다. 

일본에서는 지난 2003년 도쿄공업대와 도쿄대 두 대학을 중심으로 세계 최초 큐브셋인 'XI-IV'와 'CUTE-1'가 발사된 바 있다. 그 이후 일본내 44개 대학이 위성을 발사했을 정도로 소형위성을 활용한 연구가 활발하게 이뤄지고 있다.

현재 도쿄대가 개발한 8개의 위성 중에 7개는 이미 우주로 발사되어 성공적으로 작동하고 있다. 신이치 교수는 이 프로젝트들을 주도했다. 도쿄대는 소형위성들의 교육용부터 실용적인 측면까지 고려해 단계를 거쳐왔다. 다양한 영역에 적용 중이다. 

우주공학교육을 위한 목적으로 활용된 1,2번째 위성과 달리 3번째 위성부터는 지구원거리센싱 이미지 등을 얻기 위한 실용적 측면이 강조되면서 도전이 지속됐다. 4번째 위성인 Nano-Jasmine은 우주에서 40만개의 별에 대한 정교한 천체 3D 지도를 얻는 것을 목표로 미션이 수행될 예정이다.

특히 나카스카 교수가 중심이 되어 2010년부터 조직한 '호도요시 프로젝트'는 전국 마이크로 위성 프로젝트로 추진되고 있다. 발사된 호도요시 1호, 3호, 4호는 지구 관측 사진을 전송했으며, 향후 농업, 산림, 어업, 재난 감시용으로 활용될 계획이다. 또 큐브셋 'Equuleus'도 준비하고 있다. 지난 2014년 12월 발사한 50kg급 심우주 탐사선 'PROCYON'을 이용해 심우주 탐사도 지속될 예정이다. 

나카스카 교수는 "소형위성기술을 어떻게 바꿀 것인가 고민이 많다"면서 "최근에는 베트남 우주센터 연구진과 협력하는 등 국제 협력에도 관심이 많다"고 말했다.  

한편, 한국천문연구원은 지난 18일부터 22일까지 제주 ICC에서 ‘제3회 COSPAR 심포지엄’을 개최했다. 전 세계 38개국에서 약 350여명이 참석한 가운데 '소형위성을 이용한 우주연구'에 대한 논의가 진행됐다.

호도요시 프로젝트에서 일본 내 기업들을 연결한 공급망 구축이 추진된다.<사진=강민구 기자>호도요시 프로젝트에서 일본 내 기업들을 연결한 공급망 구축이 추진된다.<사진=강민구 기자>
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