우주개발 2018년 연구 및 기술동향 전망

2018.02.28, KERC 멘토 최경일

개요

• 우주개발은 현재, 그 개발의 주체가 국가에서 민간으로 이전되며, 개발 시스템 역시 소형화 트렌드를 겪고 있는 최첨단 기술발전의 분야이다.
• 지구 주위를 공전하며 각종 정보를 생산하고 전달하는 인공위성 프로젝트들과 지구 밖 행성간 이동을 시도하는 우주선개발에 이르기까지 다양한 프로젝트들이 민관협력 또는 민간의 단독으로 진행되고 있다.
• 이러한 위성 및 우주선 발사의 수요에 부응하여 다양한 크기와 추진력을 가진 발사체들 역시 민간의 주도적인 역할로 개발되고 있는 상황이다.
• 본 보고서는 2018년초 현재 진행되고 있는 프로젝트들 중에서 주목할 만한 민간 주도 위성군 프로젝트들의 현황을 살펴보고 이들의 전망을 알아본다.

1. 전세계 우주개발 경쟁

Figure 1에서 지난 10여년간 미국과 기타 국가들의 위성발사 실적을 보여준다. 이 예에서 보이듯이, 최근 수년간 중국의 성장이 전통 우주개발의 강국이던 러시아를 앞질러가고 있음을 알 수 있으며, 미국이 그 밖의 지역들의 위성발사 합과 거의 비슷한 숫자의 인공위성을 발사하고 있음도 볼 수 있다.

2. 국가별 우주개발 투자

• 첫번째로 전세계 우주개발 국가들의 국가별 예산을 살펴본다. 2017년 예산을 기준으로 전세계의 국가들이 우주개발에 투자한 총 예산은 44 BUSD (약 47조원) 으로, 미국이5 BUSD (약 21조원)으로 전 세계 예산의 45% 정도를 투자하고 있다.
• 한국은, NASA, ESA, Roscosmos (러시아), 프랑스, 독일, 일본, 이태리, 중국과 인도 다음으로 세계 10위로 643 MUSD (6850억원)[1] 예산을 투자하고 있다.
• 전반적인 투자규모는 아래의 도표에서 보인다.[2] [3] [4] [5]

3. 민간 우주개발

민간이 주체가 되어 진행되는 우주개발은 상업적 우주시스템으로 출발하고 있다. 크게 관측과 통신의 두가지의 갈래로 진행되어온 민간 위성 서비스 시스템은 2000년대 초에 시작된 민영화의 여파로 기존의 공공분야 (국제기구) 에서 시작된 사업자들을 민간시장으로 영입하였다.

3.1 통신 위성 분야

• 통신위성 서비스 분야에서 시작하여 인텔셋 (1964), 인말셋 (1979), 유텔셋 (1977) 등의 통신위성 국제기구들이 2000년대 초에 민영화가 되기 시작하였다.
• 비슷한 시기에, 글로벌스타 (1991), 이리듐 (1998) 으로 대두되는 대형 위성군 프로젝트가 저궤도 위성통신 시스템의 제공을 목표로 진행되었지만, 실질적으로는 기대하던 수익을 내지 못하고 파산과 구제를 반복해왔다.
• 이후, Orbcomm (1993), O3b (2007) 등을 포함하는 통신 서비스 제공 기업들이 등장하였고,
• 최근에는 다시 초대형 위성군 프로젝트들이 주목을 받고 있다.
  • OneWeb (2014) – O3b 를 설립한 Greg Wyler 가 새로이 주관한 위성통신 시스템
  • Starlink (2017) – SpaceX 가 주관하는 새로운 위성통신 시스템
  • Leosat, Telesat, Beoing, …

3.2 관측 위성 분야

     기존에 공공연구소/국제기구 등이 주관을 하여 진행하던 지구관측, 기상예보 서비스 역시 최근에는 민영화의 바람을 타게 되었다.

• Planetlab (2010)
• SkyBox Imaging (2012)
• UrtheCast, Spire, PlanetiQ, …

 

민간분야 위성군 프로젝트 Private Satellite Constellations

1.  개요

전세계의 우주개발 분야가 기술의 고성능화 및 소형화로 점점 더 작은 크기의 인공위성에 더 많은 기능들을 탑재할 수 있게 되었다.

하지만, 지난 2014년 말부터 전세계의 모든 우주개발 업계와 기관들의 이목을 주목시킨 부분이 바로 새로이 제안되고 있는 저궤도 통신위성군 Telecommunication Satellite Constellation 시스템의 개발이다.

특히, 2016년 1월 16일 미국의 발사체 개발업체 Space Exploration (SpaceX)의 발표는, 20여년 전에 시작되었지만, 거의 실패로 끝난 저궤도 통신 위성군 사업에 불을 붙이는 자극제가 되었다. SpaceX 의 Elon Musk 사장은 4025 기의 위성을 1100 km 고도 상공에 발사하여 남/북 극지방을 제외한 전 세계의 모든 곳에서 고속 위성인터넷을 가능하게 하겠다는 포부를 밝혔다. 이 위성군을 이용하여 전세계의 장거리 통신망 통신량의 절반이상을, 그리고 최소한 10% 이상의 인터넷 사용자들이 위성을 이용하는 시스템에 합류할 수 있도록 하겠다는 구상이다.

이를 위하여 현재 발사체 시장에서 커다란 성공을 거두고 있는 팔콘 Falcon 로케트에 추가하여 수백 kg 단위의 위성 플랫폼을 개발 제작함으로써 위성군을 완성하는데 제품의 수직계열화를 이루겠다는 것이다. [6]

정지궤도 위성 (36,000 km 고도) 에 비하여 저궤도 위성 (1000 ~ 2000 km고도) 의 장점이라면 통신속도 지연시간의 최소화이다. 빛의 속도로 전송이 되는 통신신호도 정지궤도 위성을 한번 거치는데 왕복 270 ms 의 시간이 소요되는데, 이를 두번 거치는 국제 통신의 경우, 거리에 따른 통신속도 지연시간만 0.5초가 넘어간다. 따라서, 실시간 음성통신 (예, 국제전화)이 위성통신을 이용한다면, 지연시간에 의하여 통화상대자들이 거부감을 느낄 수 있을 정도로 통신장애가 생긴다는 것. 이에 비하여 저궤도 위성들은 거리대비 최대 20~30 ms의 통신지연시간만이 발생하기에 실시간 통화 등의 분야에서도 지표면을 지나가는 광케이블망에 비하여 차이를 느낄 수가 없다.

SpaceX에 따르면, 이러한 위성군 시스템을 완성하기 위하여 조만간 약 500여명의 전문 위성 제작 기술자들을 고용할 예정이고, 2020년에는 위성군의 발사를 완료할 예정이다. 총 투자비용은 10 ~ 15 BUSD를 기대하고 있다. 이러한 프로젝트에 이미 구글이 1 BUSD를 투자하여 SpaceX의 지분 10%를 인수한다고 공언하였다.

아래의 도표에서는 현재까지 집계된 저궤도 위성군 프로젝트들을 바탕으로 예상한 위성통신 사업자들의 숫자이다. 2019년까지 15개가 넘는 위성군 프로젝트들이 통신 및 관측 분야의 시장에서 격돌할 상황이며, 이는 현재 정지궤도 위성 사업자들과의 연계, 경쟁 등을 함께 발전시켜갈 것이다.

2. 지구관측분야의 위성군 프로젝트

현재 진행중인 지구관측분야의 위성군 프로젝트는 2010년을 전후로 폭발적인 발전을 이루었다. 이는 그 당시 상용화가 시작된 초소형 인공위성 큐브셋의 발전에 힘을 얻었고, 이후에 빠른 속도로 시장을 독과점하는 두세개의 민간회사로 압축되는 방향으로 진행되고 있다.

2.1 Planet Labs   

2010년에 미국 샌프란시스코에서 Cosmogia 라는 이름으로 설립되었으며, 2013년에 초소형 큐브셋 Dove 1, 2, 3, 4를 발사하면서 상용시스템을 구축하기 시작하였다.

2015년 1월의 95 MUSD 투자유치를 포함하여 2015년 5월까지 총 183 MUSD 의 증자를 하여 자체적으로만 131기의 위성을 발사하였다.

이후, 2015년 7월 BlackBridge 위성회사와 이들이 운용하고 있던 RapidEye 위성군을 인수합병 하였고, 2017 년에는 구글이 보유하고 있던 Terra Bella (이전의 SkyBox, 그리고 새로운 이름인 SkySat) 역시 인수를 하게되어, 구글을 중요 주주리스트에 올리면서 장기적으로 구글에 위성영상판매 판로까지 개척하였다.

2018년 1월 21일에 처녀발사된 Rocket Lab 의 Electron 발사체 (뉴질랜드) 에 Dove Pioneer 큐브셋을 추가로 발사하면서 새로운 우주개발의 역사를 쓰게 되었다.

지난 3년사이에 급속도로 진행된 인수합병의 결과, Planet Labs 은 아래와 같은 위성군을 모두 보유한 명실상부한 저궤도 상용 관측위성 시장의 독과점 기업으로 등극하였다.

• Flock 위성군
  • Flock-1 위성들은 4 kg 무개에 3U 크기 (1U = 10 x 10 x 10 cm³) 로 지구상에서 400 km 상공을 돌며 해상도 3~5m 의 고화질영상을 찍어서 상용화를 시작하였다.
  • Flock-2e, 2p, 2k, 3m, 3p 등의 시리즈를 모두 합하면 100기가 넘는 3U 크기의 관측위성들을 다양한 저궤도 (390 ~ 450 km) 에 발사하였고, 이미 수십기의 위성이 수명을 다하여 퇴출되었음에도, 남은 위성들은 관측영상을 촬영하여 판매되고 있다.

• RapidEye
  • 독일의 BlackBridge 회사가 제작하여 발사한 5기의 위성군으로 5m 해상도의 고화질 영상을 공급하고 있다.
  • 이들 위성들은 영국의 SSTL 의 소형위성 플랫폼을 이용하였으며, 발사무게는 150 kg으로 Jena-Optronik 사의 영상센서를 부착한 카메라를 포함하고 있다.
  • 이들 위성들은 630 km 상공에 발사되어 컬러 영상과 적외선 영상을 촬영하여 공급하고 있다.
• SkySat
  • Skybox Imaging 이라는 이름으로 시작한 이 회사는 2009년에 설립되어 큐브셋 플랫폼을 이용하여 1m 이하 의 초고해상도 영상을 촬영하는 것을 목표로 위성을 개발하였다.
  • 그러나, 위성 영상의 해상도를 높이기 위하여 플랫폼의 크기는 작은 냉장고의 크기로 커져야만 하였고 높이 80cm 에 무개 100 kg 의 위성이 되었다.
  • SkySat-1 을 2013년에 발사하기 시작하여 2017년말까지 12기의 위성을 발사하였다.
  • 2014년에 구글에 인수합병되면서 회사이름을 Terra Bella 로 바꾸었고, 이는 다시 2017년에 Planet Labs에 팔기게 되었다.

 

2.2 Urthecast  

캐나다 뱅쿠버에 위치한 관측위성회사로 2010년에 설립되었다.  초기에는 국제 우주정거장에 장착한 사진 및 비디오영상을 운영하는 소프트웨어를 개발 판매하는 회사로 시작하였다. 우주정거장에 장착된 러시아와 캐나다 그리고 영국을 중심으로 만든 카메라는 1.1m 및 5.5m 해상도의 사진을 촬영할 수 있다.

2015년 7월 UrtheCast 는 스페인의 Elecnor 사로부터 Deimos Imaging 지구관측 위성 사업과 궤도상에서 운용중이던 Deimos-1 과 2 (2기의 위성) 을 함께 인수하였다. 이후에, 총 16기의 위성들을 추가로 발사하여 광학영상과 레이다 영상을 함께 판매하는 사업을 진행중이다.

 

2.3 Spire   

2012년에 미국 San Francisco 에서 설립되었다. Kickstarter 클라우드펀딩을 통하여 큐브셋을 발사하는 것을 목표로 사업을 시작하여 2013년에 첫번째 위성을 발사할 수 있었다.

미국의 우주개발 민간벤쳐사업의 성공적인 케이스로 2014년에 25 MUSD 를 유치하면서 사업을 시작하였고, 처음에는 Radio Occultation (RO) 이라는 전파를 이용한 관측시스템을 위성에 장착하여 지구의 중궤도에서 공전하는 GPS 신호가 지표면 대기의 날씨 조건 (특히 공기중 수분함량) 에 따라서 어떻게 반사되는가를 측정하는 특별한 기상예보 위성군을 만들고자 하였다.

그러나, 차츰, 민간투자를 받아서 회사와 제작중인 위성군의 크기를 키우면서, 지금은 해상의 선박 추적 및 자동인식 시스템인 S-AIS (Satellite based Automatic Identification System) 와 항공기의 추적 및 자동인식 시스템인 ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast) 를 추가하였고, 이에 추가하여, 사용자가 지정하는 추가 시스템을 실을 수도 있다고 광고를 하고 있다.

2015년 9월 부터 발사를 시작한 Lemur-2 시리즈 위성군은 Spire 가 자체 개발한 3U 큐브셋 플랫폼으로 이루어져 있으며, 현재까지 73기를 발사하였고, 각각의 수명은 2년으로 예상되고 있다.

 

3. 통신분야의 위성군 프로젝트

통신분야의 위성군 프로젝트들은 이전에는 지구관측분야와는 별개로 발전해왔다. 그러나, 큐브셋의 기술발전과, 통신/관측의 융합 서비스가 그 가능성에서 주목을 받으며, 현재에는 다양한 형태의 중궤도 및 저궤도 위성통신 시스템이 제안되어 왔다.

이들 중에 대표적이고 2018년 2월 현재 구현이 되고 있는 시스템을 살펴본다.

• 브로드밴드 시스템:
  • OneWeb
  • Starlink
  • Leosat
  • O3b mPower
• 그 밖의 시스템:
  • Spire

 

3.1  OneWeb   

원웹은 O3b (Other 3 billions) 위성군 프로젝트를 제안하고 실현한 그렉와일러 (Greg Wyler) 에 의하여 새로이 제안되었다 (2013 WorldVu). O3b가 적도를 도는 중궤도 위성으로 적도지역의 개발도상국의 통신 인프라를 돕는 형태로 개발이 되었다면, 원웹은 전세계를 커버하는 위성군으로 위치와 상관없이 초고속 위성인터넷망을 제공하겠다는 원대한 꿈을 펼치고 있다.

현재의 위성군이 약 700 대의 위성으로 1200 km 상공에서 Ku-band 를 통한 통신서비스를 제공하겠다는 것이고, 이에 추가하여 두번째 단계에서는 약 2000 기의 위성을 추가하여 전세계를 촘촘하게 연결하는 통신망을 구축하겠다는 계획을 세우고 있다. [11]

특히나, 기존에 실패한 Skybridge, Teledesic 등의 프로젝트를 경험으로 이제는 실제로 상업적 성공이 가능한 시스템을 구현하겠다는 목표를 가지고 있으며, 최근에 일본의 Softbank 로부터 1.5 BUSD 규모의 투자유치에 성공하여 시스템의 실현 성공 가능성을 한껏 높여놓았다.

최근 Financial Times 에 따르면 [12], 원웹과 인공위성 제작업체 에어버스, 그리고 일본의 소프트뱅크가 함께 합작하여 항공기가 운항하는 동안 기내에서 5G 서비스를 제공할 수 있는 시스템을 구축하겠다고 하였으며, 이에는 Delta 항공사, GoGo, Airtel 등이 함께 합작으로 참여한다고 하였다.

특히나, 항공기의 기내 인터넷 통신망 서비스를 위하여 Viasat, Inmarsat 등이 함께 경쟁을 하고 있는 구도에서 원웹의 선전이 미칠 영향이 클 것이라고 예측하고 있다.

일본의 Softbank 는 이미 미국의 Boston Dynamics 등 로보틱스 회사를 구글로부터 인수하면서 전세계의 로봇/자동화 시스템을 원웹과 같은 통신망으로 함께 묶어서 연계함으로서 일종의 로봇 머신 네트워크를 구축하려는 것이 아닐까 하는 추측을 하게 하고 있다.

궁극적으로, 원웹의 시스템이 일반 인터넷 사용자들을 위한 서비스로 제공되기 위하여는 각자의 개인들이 갖고 다닐 수 있는 단말기 시스템이 개발되어야 하는데, 아직까지는 Ku-band 대역에서 하늘에서 날아다니는 인공위성을 추적할 수 있는 값싸고 가벼운 안테나의 개발이 이루어지지 않았다. 이 부분이 향후, 원웹 시스템을 상용화하여 일반 대중을 상대로 서비스를 제공할 때 일종의 걸림돌로 작용할 것으로 에상된다. 그러나, 이는 원웹만의 문제는 아니며, Ku-band (11~14 GHz) 와 Ka-band (20~30 GHz) 그리고 그 이상의 주파수 대역으로 올라가고 있는 위성군 시스템들 모두에게 적용되는 문제점이다.

 

3.2 Starlink

개인소유 민간회사로 운영되고 있는 SpaceX는 2015년부터 새로운 개념의 광대역 인터넷 서비스를 제공할 위성군을 연구해왔지만, 그 내용이 일반에게 알려진 것은 2017년 초일 것이다.

SpaceX 는 최근 자체적으로 개발하고 있는 위성군의 이름을 Starlink 라고 명하고, 2018년 2월 22일에 2기의 테스트 위성을 발사하였다. 이들 위성을 TinTin 1/2 라고 부르며, 현재 통신테스트를 진행하고 있다고 한다. [13]

Figure 7 에서 보듯이, 초기에 발사할 예정인 위성의 숫자가 1600개로 1150 km 상공의 32개 궤도평면에 각각 50개씩의 인공위성을 발사하겠다는 목표를 세우고 있으며, 추후 추가 발사를 이어가 총 4425개의 위성을 저궤도에 올린다는 계획이다. 이는 현재까지 발표한 위성군들의 위성 갯수를 다 합쳐놓은 것보다도 많은 숫자이며, 현재 그 규모에 대하여 실현가능성의 질문을 받고 있다.

그러나, 이러한 내용이 전부가 아니다.

미국의 전파관리국 FCC 에 따르면 [15], 2017년 초에 FCC에 추가적인 위성군을 계획하고 있다고 전파 사용 신청서를 낸 프로젝트/회사는 총 5개로, SpaceX, OneWeb, Telesat, O3b Networks 그리고 Theia Holdings 로 미국의 FCC 를 통해서만 이들 회사들이 V-band (37~50 GHz) 를 사용하는 위성을 추가 계획하고 있다고 한다.

예를 들어, SpaceX 는 현재 기획하고 있는 4425기의 인공위성들 (Ku & Ka-band) 에 추가하여 두번째 버전으로 7518기의 인공위성들 (V-band) 을 VLEO  (Very Low Earth Orbit) 에 추가 발사한다는 계획이다.

각 위성의 크기가 100 kg 급의 위성이라고 한다면, 현재 운용중인 Falcon 9 이 100기를 한꺼번에 발사할 수 있다고 가정하여도, 1세대 위성들 4400여대를 발사하려면 44대의 발사체를 전량 사용하여야 한다. 이에 추가하여 2세대 위성들을 발사하기 위하여는 추가로 100대에 가까운 발사체가 필요할 수도 있다. 이렇게 소요되는 물자의 동원이 가능한 것인지, 아직까지는 미지수이다. 그러나, 지금까지의 SpaceX 의 행보를 고려한다면, 투자자들의 모집과 필요한 인력확충 등의 활동이 물밑작업으로 진행되어 갈 것이라고 예상이 되며, 이미 구글은 이 프로젝트에 1조원이 넘는 자본투자로 참여를 하고 있는 상황이다.

2018년 초에 성공적으로 발사된 Falcon Heavy 로케트로 주가가 한참 올라가 있는 상황에서 테스트 위성들을 발사하여 현재 테스트를 시작하고 있기에, 원웹에 비하여 후발주자이지만, 전세계의 관련 기관/회사들의 주목을 받고 있다.

 

3.3 LeoSat       

LeoSat 위성군은 108기의 위성을 극지방을 도는 궤도에 발사하여 B2B 위성 네트워크를 만들겠다고 하는 프로젝트이다. [16]

각각의 위성들은 고속의 Ka-band Steerable Beam 을 10개를 운용하고, 두개의 Gateway Beam 과 4개의 레이저 위성간통신 장비 (OISL: Optical Inter-Satellite Link) 를 장착하게 디자인 되었으며, 전체적인 위성의 디자인과 제작은 Thales-Alenia-Space (TAS) 가 맡고 있다. [17]

제안된 위성들을 궤도상에서 서로 연결하여 위성만으로 이루어진 우주 네트워크를 구성할 계획이며, 이를 통하여, 보안을 중요시하는 기관/회사 등의 데이터 전송 서비스를 제공하려고 한다.

2019년에 2기의 위성을 발사하여 상업서비스를 시작할 예정이고, 2022년에는 모든 위성들 발사를 완료하여 실시간 통신 시스템을 구축할 계획이다.

2017년 6월 일본의 Sky Perfect JSAT 이 이 위성군 프로젝트에 투자를 하겠다고 발표함으로서 이 위성군의 실현가능성을 한층 올렸다. [18]

 

3.4 O3b mPower  

2007년에 설립된 O3b (Other 3 Billions) 는 설립자 Greg Wyler 가 초기에 주장한 슬로건으로, 네트워크에서 소외된 적도 지역의  30억 인구를 위한 프로젝트로 시작하였다.

2013-2014년에 걸쳐서 12기의 위성을 적도 궤도 8000 km 상공에 발사하여 운영을 하고 있었지만, 실질적인 상업적 서비스에서는 이윤을 추구하는 회사로 살아남아야 하였고, 회사 설립 초기부터 자본투자에 참여하였던 정지궤도 통신위성 업체 SES가 2016년에 추가적인 자본투자를 통하여 O3b를 자회사로 편입시켰다. [19]

현재 제공중인 서비스의 품질을 향상시키기 위하여 추가적인 8기의 위성을 2019년 중에 발사하기로 기획이 되어 있었지만, 2017년 9월에 모회사 SES 는 추가로 7기의 고성능 VHTS (Very High Througput Satellite) 위성을 미국의 Boeing Satellite Systems International 사로부터 주문하여 2021년에 발사하겠다는 깜짝발표를 하게된다.  [20] [21]

기존의 데이터 처리능력을 뛰어넘어 중궤도 MEO에서부터 3만개가 넘는 spot beam 을 이용하여 광대역 통신망을 제공하겠다는 계획으로, 이는 총용량 10 Tbps (Terra bits per second)의 통신망을 제공하겠다는 것이다. 이를 실현하기 위하여 위성에는 고성능 Phased Array 안테나 기술이 채택되었다.

정지궤도 위성통신 업체 SES 의 자회사로 편입되어 프로젝트의 실현가능성을 높였지만, 점점 더 치열해지고 있는 정지궤도 및 저궤도 통신 위성군 사업 경쟁에서 추가로 경쟁해야 하는 부분이 남아있다.

 

3.5 Spire

(앞의 섹션 2.3 참조.)

Spire 위성군은 기상관측을 위한 시스템으로 개발이 시작되었지만, 현재, 위성의 여유공간에 통신장비들을 탑재하여 해양  (S-AIS System) 및 항공관제 (Global ADS-B) 에 사용될 수 있는 통신서비스를 제공하겠다고 발표하였다.

이미 투자를 받은 위성군 프로젝트로 실현 가능성이 높고, 앞서 살펴본 OneWeb, Starlink, LeoSat, mPower 등과는 달리, 초고속 인터넷 또는 초고속 데이터 네트워크를 제공하는 것이 아닌, 틈새시장을 노리고 있다는 점이 주목할만 하다.

다만, 이 해양/항공관제를 위한 시스템을 제공하겠다고 발표한 위성군 프로젝트들 역시 여러 개가 있기에, 이들이 모두 상업적으로 성공할 가능성은 희박하며, 결과적으로 얼마나 안정적인 서비스를 가장 저렴한 가격에 제공하면서, 수익을 창출할 수 있는 사업모델을 만들어내는가에 많은 전문가들의 주목을 받고 있다.

 

4. 그 밖의 위성군 프로젝트

앞서 살펴본 위성군 시스템 이외에도 현재 많게는 10여개 이상의 대형 위성군 사업이 추가적으로 발표되었고, 진행중이다.

이에는 Telesat, Kaskilo, Sky and Space, AstroCast, 등등의 사업들이 거론될 수 있으며, 이와는 별개로, 인도와 중국에서 별개로 진행하고 있는 사업들도 소식을 전하고 있다.

 

결론

1. 위성군 프로젝트의 시사점

앞서 살펴본 바와 같이, 이렇게 왕성하게 추진되는 프로젝트들이 모두 성공적으로 기획된 위성들을 모두 발사하여 상업 서비스를 시작할 수 있을 지에는 많은 사람들이 의문을 갖고 있으며, 이는 투자하여야 하는 비용과, 예측되는 시장의 규모 및 기대수입이 비교되어 검토되어야 하겠다. 지난 20여년 전의 경우와 같이 대형회사를 등에 업고 시작을 하였지만, 위성을 한대도 발사하지 못하고 사업을 접은 Teledesic이나 Skybridge 등의 사업을 연상하면서, 이번에 추진되는 위성군 사업들 역시, 일정부분 거품이 껴 있다는 예측을 하게한다.

특히나, 수백기에서 수천기의 위성을 발사하여 운용하겠다는 사업의 경우, 개별 위성들의 건강체크 및 운용이 문제가 될 수 있다. 즉, 주어진 궤도에서 어느 순간이던지 고장 난 위성들을 어떻게 궤도에서 제거하고, 다시 새로운 위성들을 그 자리에 채워 넣을 지, 발생한 고장이 일시적인지 아닌지를 판단하는 방법 및 일시적으로 문제가 되는 서비스 장애를 어떻게 처리할 것인지 등에 관한 질문에 기술적으로 실현 가능하고, 소비자들이 받아들일 수 있는 해결책을 제공해야 하는 숙제가 남아 있다.

이에 추가하여, 이들 위성을 사용할 사용자의 지상국 단말기들을 어떻게 하면 사용하기 쉽고, 저렴하게 제작하여 공급할 것인가에 대한 질문은 현재 답을 갖고있지 않다. 정지궤도위성이 아닌 저궤도 LEO 또는 중궤도 MEO 위성과 통신을 하기 위하여는 위성을 추적하여 실시간으로 안테나 빔을 바꾸는 기술이 필요하며, 이는 기계적인 방법으로는 충분히 저렴하면서 고장이 적은 단말기를 만들 수 없다는 것이 모든 전문가들의 의견이기에, 단말기 기술의 확보가 통신 위성군 사업의 성패를 좌우할 수도 있겠다.

 

2. 소형위성 제작회사들의 설립에서 본 시장의 이동

앞서 살펴본 위성군 사업들은 모두, 작게는 100여기, 크게는 수천기의 위성들을 제작하고 발사하여야 하는 필요사항이 있다.

특히나, 전체 투자비용을 줄이기 위하여는 위성의 크기를 최소화하면서, 각각의 위성가격을 최적화하고, 위성발사비용을 획기적으로 줄이는 방법이 필요하다.

이에 따라서, 모든 기존의 위성제작업체들이 제작중인 위성의 크기를 줄이는 방법을 고민하고 있으며, 신생 위성군 프로젝트들은 자체적으로 새로운 위성플랫폼을 개발하고 있기도 하다.

이에 추가하여, 현재 수십개가 넘는 큐브셋 Cubesat 제작업체들도 이러한 사업에 관심을 갖고 뛰어들고 있기에, 다른 회사들과 구별되는 특별한 전문기술 또는 특별한 장비를 갖고 있지 않은 회사들은 박리다매의 시장 경쟁에서 살아남을 궁리를 할 수 밖에 없다.

이들 소형 위성 제작업체의 난립에서 살아남을 특별한 기술의 확보가 따라서 매우 중요해질 것이며, 한편으로는 이러한 위성 업체들에게 공통적으로 부품을 공급할 수 있는 부품 또는 모듈 제작업체들은 새로운 시장의 기회를 찾을 수 있을 것이다.

 

3. 민간 투자 우주개발의 향후 전망

초소형 위성의 개발과, 새로운 민간 발사체의 개발로 촉발된 위성시장의 변혁은 현재 출발점을 지나서 속도를 내고 있는 상황으로 접어들었다.

앞으로 10여년 간 무수히 많은 회사들이 경쟁에서 살아남기 위하여 노력할 것이며, 이러한 민간투자 우주개발은 국영 또는 국가투자의 규모를 넘어서는 대규모 글로벌 사업으로 발전할 것이라 전망된다.

아울러, 현재에는 지구를 도는 인공위성의 상업적 활용에만 머물러있는 민간의 우주개발 분야가 SpaceX 를 필두로 하여 화성탐사 및 기지건설에까지 연결되는데, 경쟁회사들이 나타나면서, 이들 간의 화성탐사 및 기지건설 경쟁이 가속화되어, 중 장기적으로는 민간 분야의 먼 우주 개척 Deep Space Exploration 투자 부분이 공공분야의 투자액을 상회할 것으로 예상된다. 이는 또한, 민간분야의 선도를 통하여 우주여행 또는 우주의 자원개발 등의 분야로 발전해갈 것이다.

 

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[1]  항공우주연구원 수입지출현황 2017년 예산기준