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[science] 1㎏짜리 초소형 위성 띄우기…각국 경쟁 나섰다

올 2월 13일 프랑스령 기이아나 우주센터에서 발사된 유럽연합의 베가 로켓에는 큰 위성 한 개와 1㎏짜리 7개의 초소형 위성이 실려 발사됐다. 이들 모두 성공적으로 지상 1350㎞의 궤도에 올려졌다. 위성의 주인은 이탈리아와 폴란드 등의 대학들이다. 현재 이 위성들은 우주에서 전자부품 성능 시험과 지구 중력 변화 연구 등 나름의 임무를 수행하고 있다.



벌써 올라간 것만 50여 대



손바닥 위에 올려 놓을 수 있을 정도 작은 초소형 위성의 골격. 여기에 카메라나 센서,태양전지 등을 부착해 완성한다.
초소형 위성은 일명 ‘큐브셋(CubeSat)’으로 수백~수천㎏짜리 위성을 쏘아 올릴 때 자투리 공간 구석구석에 끼워 우주로 올려지는 것들이다. 10여 년 전까지만 해도 대형으로만 치닫던 위성들이 나노 기술 발달과 부품 소형화에 힘입어 1㎏짜리의 큐브셋이 다양한 용도로 개발돼 우주로 올라가고 있다. 쏘아 올려진 것만 50여 대에 이른다. 1993년 처음 미국 스탠퍼드대가 지구 지진 탐지용으로 쏘아 올린 이후 지금 전 세계에 큐브셋 열풍이 불고 있는 것이다. 매년 열리는 큐브셋 워크숍은 올해 미국 매사추세츠 케임브리지에서 29, 30일 양일간 열리며, 일본은 매년 큐브셋 경연대회를 열어 1등 수상자에게 무료로 발사 비용을 대준다.



 큐브셋의 강점은 기존 위성보다 크기와 비용이 수천 분의 1에 불과하며, 개발 기간도 대학 연구실에서조차 1~2년밖에 걸리지 않으면서도 지구 관측이나 과학 실험, 부품의 성능 실험 등 다양한 역할을 할 수 있다는 것이다. 최근에는 무중력 상태에서 생화학과 의학실험에도 큐브셋을 활용하려는 시도가 이어지고 있다. 정보통신 기술의 발달과 부품 등의 소형·고성능화로 기존 큰 위성들이 수행하던 임무를 이런 큐브셋 여러 대를 동원해 처리하게 하려는 연구도 활발하다.



 각국의 대학과 연구실을 중심으로 큐브셋의 개발이 활발한 것은 임무 수행 외에도 대학원생들에게 실제적인 위성 설계 교육을 시켜 양질의 우주기술 전문가를 키울 수 있기 때문이다. 큐브셋은 크기는 작아도 위성에서 필요한 모든 기술을 적용해야 우주에 올라가 제 기능을 수행할 수 있다.



 우리나라에서는 2006년 한국항공대 장영근 교수가 큐브셋 ‘한누리’를 개발해 러시아 로켓에 실어 발사했으나 로켓 문제로 실패했었다. 그 로켓에는 여러 나라에서 의뢰한 큐브셋 14대가 실렸었다. 현재 장 교수는 큐브셋 1대는 개발 중이고, 20㎏급 위성 한 대는 개발을 완료해 놓고 발사 비용을 마련 중이다. 큐브셋의 개발비는 1억~2억원, 발사비는 약 1억원이다. 18일 일본 로켓에 실어 발사할 우리나라 다목적 위성 아리랑 3호의 개발비는 2826억원이다.



 큐브셋이 크기가 작고, 비용이 적게 든다고 얕볼 일은 아니다. 장 교수의 큐브셋은 해상도 200m급의 초소형 카메라가 달려 있고, 15자 이내의 글자를 지상으로 내려보낼 수 있다. 이 카메라로 찍은 영상으로 해상의 적조, 황사의 이동 등 다양한 지표면 변화를 관측할 수 있다.



 KAIST가 오는 8월 7~9일에 여는 ‘캔 위성(CanSat)’ 경연대회에 출품될 캔 위성은 큐브 위성에 비해 한 차원 낮은 실습용이다. 우주에 올리지도 않으며, 기구에 실어 몇㎞ 지상에 올라갔다 내려오면서 대기를 측정하는 등 과학 실험을 하도록 한 것이다. 이는 위성과는 거리가 멀지만 위성 회로 설계 등 위성 제작 체험을 해볼 수 있는 장점이 있다. 제작비는 100만원 내외다. 미국에서는 캔 위성을 지상으로 올리는 도구로 기구 외에 지상 몇십㎞까지 올라갔다 내려오는 초소형 로켓을 사용하기도 한다. 우리나라에서는 일반인이 이런 로켓의 사용을 허가 받기가 쉽지 않다.





초소형 위성=1~20㎏의 위성을 통칭한다. 큐브 위성은 가로·세로·높이가 각각 10㎝ 내외의 정육면체에 무게는 1㎏ 정도인 위성을 말한다.
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