<사진. KISTI 미리안 자료
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

재난 구호와 농업에 활용될 수 있는 소형 인공위성 군(群)

소형 인공위성 군(群)이 결코 중단되지 않는 인터넷 연결을 제공하는 주요 기반 시설을 구축하게 될지도 모른다.

우주 항공 기업인 테란 오비탈(Terran Orbital)의 최고 경영자(CEO)인 앤서니 프레비트(Anthony Previte)는 9. 11. 테러 당시 그라운드 제로(Ground Zero: 미국의 뉴욕에서 2001년 9월 11일에 파괴된 세계 무역 센터가 있던 자리) 북쪽으로 한 블록 떨어진 곳에서 만난 한 간호사로 말미암아 이 기업의 최신 프로젝트를 수행하기로 결심하였다. 9. 11. 테러는 2001년 9월 11일 이슬람교 급진파 국제 무장 세력 조직인 알 카에다(Al Qaeda) 대원들이 미국 민간 항공기를 납치해 미국 뉴욕의 세계무역센터(World Trade Center) 건물 두 동과 워싱턴의 국방부 건물(Pentagon)에 충돌시켜 붕괴·파손시킨 사건이다.

그 당시 이 간호사는 근처의 병원에서 발전기 연료가 떨어졌기 때문에 미친 듯이 거리를 뛰어다녔다. 대부분의 휴대폰 배터리들이 다 떨어지고, 일반전화가 끊겨서 요청할 수 있는 유일한 방법은 도보로 가는 것이었다.

발전기와 같은 중요한 장치는 비록 재난이 발생하여도 언제나 통신이 가능한 방법이 있어야 한다고 앤서니 프레비트는 생각하게 되었다. 요즘 앤서니 프레비트는 ‘나노 인공위성(nano satellites)’이라는 소형 인공위성 군을 발사하여 이를 가능케 하는 데에 종사하고 있다. 이 소형 인공위성 군은 배터리로 동력이 공급되는 소형 센서들에게 결코 끊이지 않는 저렴한 데이터 연결 능력을 제공하도록 설계되었다.

이 시스템은 많은 민간용 및 상업적 응용분야를 가지며, 자연재해나 테러리스트 공격이 발생할 경우에 인명을 구하는 데에 도움이 될 수 있을 것이라고 앤서니 프레비트가 전했다. “만약 모든 발전기가 인공위성에게 자신의 상태를 보고하는 센서를 가진다면, 연방 위기 관리국(FEMA: Federal Emergency Management Agency), 정부, 군대 등 해당 업무의 담당 기관은 지능적인 의사결정으로 필요한 곳에 연료를 제공할 수 있을 것"이라고 앤서니 프레비트가 말했다.

점점 더 많은 상업용 및 산업용 장치들이 데이터 통신망과 연결되고 있어서 좀 더 효과적으로 관리될 수 있으며, 이른 바 사물 인터넷(IoT: internet of things)이라고 알려진 것을 형성하고 있다. 테란 오비탈의 항시 연결은 이러한 접근 방법을 좀 더 신뢰성 있게 만들 것이다.

오늘날 이용 가능한 인공위성 인터넷 연결 서비스는 대부분 기계가 아닌 사람을 대상으로 하고 있으며, 고가이다. 이 서비스는 지구 적도 상공으로 약 36,000킬로미터에 위치한 대형 정지 위성들을 이용하며, 이는 지상에서 이 정지 위성으로 도달하려는 신호가 상당한 에너지를 가져야 한다는 것을 의미한다.

테란 오비탈은 단지 600킬로미터의 궤도에서 움직이는 소형 인공위성들을 발사하고 있다. 이러한 낮은 고도는 인공위성 데이터 연결을 이용하기 위하여 저 전력의 센서 심지어 사용 후 버리게 되는 1회용 센서를 위한 실용적인 대안이 되고 있다고 앤서니 프레비트가 전했다.

이러한 저고도 연결은 속도보다는 신뢰성을 더 갖도록 설계된다. 미 육군은 테란 오비탈의 센서를 사용하여 초당 수십 킬로바이트의 속도로 전송하여 차량과 군대를 추적할 계획이다. 그러나 테란 오비탈은 이러한 속도보다 10분의 1 수준에서 데이터를 보내는 더 낮은 전력의 센서를 기대하고 있다.

앤서니 프레비트는 이러한 센서들이 재난 구조에 도움이 되거나 이송 화물, 항공기, 선박 등을 추적하는 것 이외에 환경 감시에도 사용되는 것을 구상하고 있다. 예를 들어, 이러한 센서들은 점점 늘어나고 있는 기름 누출 지역이나 용암 유동을 추적하기 위하여 활화산으로 헬리콥터나 무인 항공기에서 떨어트려질 수 있다. 테란 오비탈은 이 센서들이 농부들에도 상당한 관심을 받을 것으로 기대하고 있다. 농부들은 이러한 센서를 들판이나 심지어 소의 목에도 설치할 수 있을 것이다.

앤서니 프레비트는 테란 오비탈이 대략 개당 80달러 수준에서 대량으로 저 전력의 1회용 센서를 만들 수 있을 것으로 예상한다. 고객들은 인터넷 연결을 위하여 추가적으로 가입비를 지불해야 할 것이다. 테란 오비탈은 전용 인공위성을 원하는 고객에게 완전한 인공위성 세트를 판매할 수 있을 것이다. 기존에는 인공위성당 4억 달러가 소요되곤 하였지만, 테란 오비탈은 수백만 달러의 비용으로 이를 제공할 수 있을 것이라고 앤서니 프레비트가 전했다.

테란 오비탈은 인공위성 부하를 통합하기 위한 자문 기관으로 기능을 하고 있으며, 임무 제어 활동을 돕고 있다. 그리고 테란 오비탈은 2014년에 9개의 인공위성 발사를 지원하였으며 2015년 6월 현재까지 10개를 지원하였다. 또한, 테란 오비탈은 2015년에 아무것도 없이 맨 처음부터 6개의 소형 인공위성을 만들고 있다.

테란 오비탈의 최고 과학 책임자(CSO: chief science officer)인 조르디 푸이그 수아리(Jordi Puig-Suari)는 큐브셋(CubeSat)을 만든 2명의 발명가 중 하나이다. 이 큐브셋은 전형적으로 크기가 1세제곱리터 정도가 되는 소형 인공위성을 위한 범용 청사진이다. 전통적으로 인공위성이 주문 생산된 전자 부품을 사용한 것과 대비되어 큐브셋에는 기성품인 전자 부품을 이용하여 다양한 부하를 설치할 수 있다. 추가적인 비용 절감은 이러한 소형 인공위성이 더 큰 인공위성이나 우주 비행체를 발사하는 로켓의 내부에서 사용되지 않는 공간에 들어가도록 설치되어 이루어질 수 있다.

미국 매사추세츠 공대(MIT) 항공우주공학 조교수인 케리 카호이(Kerri Cahoy)는 테란 오비탈의 큐브셋이 다른 인공위성 기업들의 제품과 차별된다고 말했다.

최근에 더 작고 더 저렴한 인공위성 기술의 개발은 많은 기업들이 저 지구 궤도(LEO: low Earth orbit, 보통 지상 144~900 킬로미터의 원형 궤도)를 이용하는 새로운 방법을 탐사하도록 이끌었다. 많은 기업들은 예를 들어 정기적인 사진이나 적외선 영상을 수집하기 위하여 원격 영상 촬영에 집중한다.

그러나 저 지구 궤도 인공위성들은 양호하면서도 저렴한 통신망을 만들어야 한다고 케리 카호이 교수가 말했다. “이러한 저가의 저 지구 궤도 인공위성 통신망이 구현된다면 케이블이나 전선에 기초한 지상 통신망에 수많은 분산된 지상 센서들을 연결하려는 시도보다 분명히 우위에 설 것”이라고 케리 카호이 조교수가 말했다. 그리고 인공위성은 셀 기반의 무선 통신망(cellular network)이나 와이 파이(Wi-Fi) 통신망보다 훨씬 쉽게 더 넓은 영역을 다룰 수 있다.

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