[K-인공위성 ①] 권세진 카이스트 인공위성연구소장, “우리별 1호 30주년, 과거와 현재는?”

[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 대한민국은 2022년 6월 21일 누리호의 2차 발사가 성공하면서 우주에 대한 꿈과 산업을 키울 수 있는 계기를 마련했고 앞으로 정지궤도 위성, 다목적 실용위성, 차세대중형위성, 초소형 군집위성 등을 발사할 계획이다.

그동안 정부에서 제시한 우주발사체 개발, 달 착륙선 등 우주에 대한 희망과 꿈은 정치적 지향점에서 출발했지만 누리호의 성공적인 발사를 계기로 정치적 수사가 아닌 정책적 논의에서 출발해야 한다는 목소리가 커지고 있다.

실례로 국외에서는 뉴 스페이스(New Space) 시대에 맞게 민간 기업이 우주 산업의 일부를 이끌고 있으며 특히 미국 민간기업인 스페이스 엑스(Space X)는 재사용 발사체(팰컨9, Falcon9)를 수년간 활용하고 있으며 더 나아가 이를 대체할 기술을 자체적으로 개발하고 있다.

본지는 지난 2018년부터 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소(SaTReC, Satellite Technology Research Center)가 추진하고 있는 차세대 소형 인공위성 사업에 대해 주목해 왔고 앞으로 한국형 발사체 누리호(3호)를 통해 우주로 갈 차세대 소형위성 2호를 중심으로 국내 우주산업의 변화를 전망하는 ‘K-인공위성’을 기획했다.

특히 한국과학기술원 인공위성연구소는 대한민국 최초의 인공위성인 우리별 1호를 우주로 보낸 전통과 역사를 지닌 곳으로 올해 8월 11일 기준으로 30주년을 맞았다.

이번 ‘K-인공위성’의 첫 번째 내용은 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소장을 맡고 있는 항공우주공학과 권세진 교수를 만나 누리호 발사와 인공위성의 관계, 차세대 소형 인공위성 1호 성과와 2호의 계획, 우리별 1호의 30주년 행사 등에 대해 살펴본다.<편집자 주>

- 한국형 발사체 누리호 발사와 인공위성의 관계는?

▶ 한국형 발사체 누리호 발사와 인공위성 관계는 발사체와 탑재체 간의 관계로 말씀을 드릴 수 있다.

우리가 많이 듣고 있는 뉴 스페이스(New Space) 시대와 스페이스 엑스(Space X)는 이러한 관계를 기본적으로 내포하고 있다.

국외에서 말하는 뉴 스페이스(New Space) 시대는 국가 주도 또는 정부 주도가 아닌 민간 기업체가 별도의 목적과 자본으로 우주 관련 산업을 이끌어 가는 것을 말한다.

이러한 기조에 따라 미국 전기차 업체의 최고경영자 일론 머스크가 차린 스페이스 엑스(Space X)의 발사체(팰컨9)는 재사용 로켓이며 최대한 자주 발사하고 한 번 사용한 발사체는 빨리 수거해 다시 사용한다.

이러한 재활용 구조가 가능한 것은 인공위성 등 탑재체가 있기 때문이다.

대한민국도 인공위성 등 탑재체를 우주로 보내기 위해 미국, 러시아 등의 발사체를 활용했고 간혹 국제적 갈등에 의해 변수가 생기곤 했다.

실례로 현재 우크라이나와 러시아 간의 전쟁으로 인해 기존에 계획된 인공위성 등의 탑재체가 우주로 가지 못하고 연기되는 상황이 발생하고 있다.

그러나 이번 누리로의 두 번째 발사가 성공적으로 마무리가 되면서 앞으로 국내에서 개발한 인공위성을 국내의 계획에 따라 발사할 수 있는 안정된 구조를 만들었다.

이에 발사체의 안정적인 활용과 더불어 그 발사체에 탑재될 인공위성 등이 중요하다고 할 수 있다.

한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소가 개발하고 성공적으로 임무가 끝난 소형 인공위성의 사례를 보면 지난 2018년 12월 3차례 연기 속에서 스페이스 엑스(Space X)의 발사체(팰컨9)를 활용해 발사된 차세대 소형 인공위성 1호는 3년간의 임무를 성공적으로 마무리를 했다.

차세대 소형 인공위성 1호와 더불어 2호도 계획돼 있었지만 1호와 2호 간의 발사 기간의 간격은 지금처럼 길지 않았다.

우리 연구소는 소형 인공위성 1호를 발사한 이후 2호에 대한 발사 시기를 지속적으로 고민해 왔고 그 결정의 순간이 지난 2020년 12월경이다.

당시 누리호 발사 일정과 함께 우주 개발에 대한 국민적 열망이 높았기 때문에 우리 연구진은 누리호의 성공적인 발사 기원과 더불어 후속 연구에 힘을 더하기 위해 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원에 ‘차세대 소형 인공위성 2호’ 발사를 누리호 후속 발사와 연계할 것을 제안했다.

과기정통부와 항우연은 이 제안을 긍정적으로 검토해 오는 2023년 누리호 3호기 발사에 ‘차세대 소형 인공위성 2호’가 실질적인 탑재체로 발사될 예정이다.

결과적으로 이 발사가 성공적으로 이뤄진다면 대한민국의 우주 발전사에서 자체적인 발사체 기술과 더불어 인공위성 등 탑재체 기술을 가진 우주 개발 국가로서의 능력을 보여주는 것과 동시에 미국, 유럽 등에서 유행하고 있는 뉴 스페이스(New Space) 시대가 본격적으로 열리는 순간이라고 할 수 있다.

- 차세대 소형 인공위성 1호의 성과는?

▶ 차세대 소형 인공위성 1호(차세대소형위성1호)는 미국 민간기업인 스페이스X의 재사용 발사체(팰컨9)을 통해 지난 2018년 12월 4일 오전 3시 34분(현지시간 3일 오전 10시 34분) 미국 캘리포니아주 반덴버그 공군기지에서 발사됐다.

지난 2021년 12월 3일 발사 3주년을 맞이해 그동안의 성과 발표와 더불어 우주핵심기술과 관련된 전시회를 가졌다.

차세대 소형위성 1호는 과학기술정보통신부와 카이스트 인공위성연구소가 지난 6년간 추진한 사업으로 한국과학기술원, 한국천문연구원, 세트렉아이, AP위성, 져스텍, 파이버프로 등 국내 산·학·연이 한뜻을 모아 연구에 참여했고 성공적인 발사 이후 과학 관측과 우주 핵심기술 검증 등의 임무를 원활히 수행했다.

이번 연재에서 차세대 소형 인공위성 1호의 성과를 잠깐 소개하자면 3가지 측면에서 의미가 있다고 할 수 있다.

첫째는 과학임무와 우주핵심 기술 개발, 둘째는 우주 관련 기술의 시장 경쟁력 확보, 셋째는 창의적인 실무형 인재 육성이다.

이를 좀 더 살펴보면 과학임무와 우주핵심 기술 개발은 우주 폭풍 연구와 별 탄생 규명에 기여했고 탑재체 안에 고속처리, 컴퓨터, 메모리, 송수신기, 별추적기, 광자이로, 반작용휠 등 부품이 적용돼 관련 임무를 성공적으로 완료했다.

우주 관련 기술의 시장 경쟁력 확보는 위에서 설명했듯이 관련 기술에 대해 한국과학기술원, 한국천문연구원, 세트렉아이, AP위성, 져스텍, 파이버프로 등이 그 경쟁력을 갖추게 됐다.

창의적인 실무형 인재 육성은 1호기를 개발하면서 대학원생, 박사후과정 등 42명이 있었고 이후 대학, 연구소, 우주산업체 등에서 활동하고 있다.

그 외 차세대 소형 인공위성 1호 성과와 관련된 세부적인 내용은 3편에서 소개될 예정이다.

- 차세대 소형 인공위성 2호의 계획은?

▶ 차세대 소형 인공위성 2호(차세대소형위성2호)는 지난 2017년부터 계획됐고 기존 정부의 계획에 의하면 2020년 하반기 발사를 목표로 총 297억원의 예산을 투입해 개발하는 것이다.

하지만 앞서 설명드린 것처럼 누리호 발사의 후속 개발과 더불어 코로나19에 의한 직간접적인 영향에 의해 차세대 소형 인공위성 2호는 한국형 발사체 누리호 3차 발사와 연계해 진행될 예정이다.

이 사업의 목표는 1호와 마찬가지로 핵심기술의 우주검증, 중점기술 개발, 과학연구지원을 위한 소형위성 국산화 개발이다.

이 중에서 우주 관측에서 근지구 궤도의 양성자, 열중성자 등 흡수선량과 등가선량을 관측할 예정이다.

또 핵심 기술 검증에서는 상변화물질을 이용한 열제어 장치, 저궤도 위성용 복합수신기, 인공위성용 태양전지 배열기 등이 있다.

특히 소형 영상레이다가 탑재돼 앞으로 인공위성 분야에서의 관심이 주목될 예정이다.

기타 차세대 소형 인공위성 2호의 계획과 관련된 세부적인 내용은 4편에서 게재될 예정이다.

- 국내 인공위성 사업계와 연계성은?

▶ 카이스트 인공위성연구소는 30년 동안 소형 인공위성에 대한 역량을 결집해왔다.

최근 들어 우리 인공위성연구소와 협력을 하려고 하는 산업계가 늘고 있다.

예를 들어 한국항공우주산업주식회사(KAI), LIG넥스원, 한화(스페이스 허브)와 업무협약을 맺고 소형 인공위성 기술을 발전시키고 있다.

그동안의 성과를 보면 한국항공우주산업주식회사(KAI), LIG넥스원, 한화(스페이스 허브) 등과 공동연구를 진행했고 1년이 지난 현재 시점에서 1년 성과 보고회를 가졌다.

특히 앞서 설명한 소형 인공위성 1호와 더불어 소형 인공위성 2호가 성공적으로 임무를 완수한다면 기존 계획대로 소형 인공위성의 시제기(1호)는 오는 2025년경 민간 인공위성 업체에 의해 양산될 것이다.

이 과정이 실제로 대한민국의 뉴 스페이스(New Space) 시대가 열리는 시점이라고 할 수 있다.

현재 시점에서 미국, 유럽 등이 제시하는 민간 주도의 우주 개발 사업인 뉴 스페이스는 국내에서는 아직 덜 성숙돼 있다고 할 수 있다.

이는 현재 국내 업체가 방산 중심의 사업에서 정부 부처(수요처)가 제시한 요구에 따라 사업을 진행하고 있기 때문에 업체 스스로 특정의 목적과 방향을 가지고 우주 산업을 발전시킬 수는 없는 상태이다.

이로 인해 현재 우주 산업에 참여하고 있는 중견 이상의 기업을 보면 대부분 방위산업의 핵심 민간 업체이다.

- 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소의 우리별 1호 30주년 행사는?

▶ 지난 1992년 8월 11일 아리안 로켓(V52)에 실려 우주로 간 대한민국의 최초 인공위성인 우리별 1호가 30주년을 올해 맞이했다.

당시 우리별 1호의 발사 성공으로 22번째의 인공위성 보유국이 됐다.

우리별 1호를 제작할 당시 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구센터는 영국으로부터 기술을 배웠고 부품도 해외에서 조달하는 등 어려움 속에서 시작해 현재는 순수 기술로 제작한 차세대 소형위성 1호가 계획된 임무를 성공적으로 마무리하는 단계로 성장했다.

이에 한국과학기술원 인공위성연구소는 우리별 1호 30주년을 계기로 지구로 귀환하는 계획을 수립하고 있다.

또 내부적으로 우리별 1호 30주년을 기념하는 작지만 의미 있는 행사를 마련했다.

이 행사를 통해 우리별 1호 발사 30주년 갖는 의미를 돌이켜보고 앞으로 대한민국의 우주 개발과 더불어 인공위성 발전을 위한 산·학·연·관의 관계를 더욱 다져갈 것이다.

현재 참석대상은 관계 부처, 지자체, 관련 산업계(한화시스템, LIG넥스원) 등의 관계자이며 특히 지난 2017년 미지의 광활한 우주를 꿈꾸며 우리나라 항공우주산업의 미래를 이끌어 갈 인재들을 위해 건물을 기부한 故정몽헌 회장의 가족인 현대그룹 현정은 회장을 모실 계획이다.

이 행사의 세부적인 내용도 후속 편에서 소개될 예정이다.

- 마지막으로 하고 싶은 말은?

▶ 누리호의 성공적인 발사를 계기로 대한민국은 지금부터 국내 발사체와 탑재체 간의 선순환 구조가 발생했고 이를 통해 국가적 이익을 도모할 수 있다.

국내 연구기관 중 한국항공우주연구원은 발사체와 중형 이상의 인공위성을 중심으로 발전해 왔고 국방과학연구소는 국방 무기 중심으로 발전해 왔으며 이들 기관은 국가적 필요성에 따라 발전할 수 밖에 없을 것이다.

하지만 그동안 정부가 해온 것처럼 일정 부분의 몫은 지속 유지할 필요성이 있고 이와 더불어 민간 부분의 지속 가능한 부분에 대한 전망은 산업 및 시장 구조를 통해 시행착오를 겪어야 할 것이다.

반면 우주 기술은 더욱더 고도화 되고 있고 이로 인해 그동안 큰 인공위성이 해 오던 것을 소형 인공위성이 이를 대체할 수 있게 됐으며 이를 통해 심우주 관련 우주 탐사도 이뤄질 수 있을 것이라고 생각한다.

한편 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소(SaTReC)는 한국 최초의 인공위성인 우리별 1호를 시작으로 우리별 2호와 3호, 그리고 과학기술위성 1호, 2호, 나로과학위성 등을 자체적으로 개발 및 제작해 왔고 우리별 1호 발사 30주년을 맞이했다.

우리 연구소는 우리별 1호 발사 30년 주년을 계기로 소형 인공위성에 대한 연구적 성과를 민간 분야에 이전하고 심우주와 관련된 우주 기술을 연구개발하려고 한다.

현재 한국항공우주연구원, 한국천문연구원, 그리고 관련 대학교의 관계자들이 모여 발전적인 생각들을 집약해 연구를 진행하고 있다.