[누리호 5차 발사 성공] 각자의 임무, 하나의 누리호…15개 위성 우주로

시사위크=박설민 기자  한국형발사체 ‘누리호(KSLV-II, Korea Space Launch Vehicle-Ⅱ)’가 다섯 번째 우주비행에 성공했다. 7일 전남 고흥 나로우주센터 제2발사대서 발사한 누리호는 길이는 47.2ｍ, 총중량은 200톤이다. 초소형군집위성 ‘네온샛’ 2~6호 5기와 큐브위성 10기 등 탑재 위성 15기를 싣고 우주로 향했다. 국내 발사체 중 가장 많은 탑재량이다.

누리호는 우리나라가 독자 기술로 개발한 첫 한국형 우주발사체다. 2010년 개발에 착수, 13년간 한국항공우주연구원과 민간기업 300여 곳의 피와 땀으로 완성됐다. 2021년 궤도 안착 실패 이후, 2022년 2차 발사에서 위성을 목표 궤도에 안착시키는데 성공했다. 2023년과 2025년 3,4차 발사를 통해 민간 체계종합기업의 참여가 확대되며 상업 발사체로의 전환 가능성을 열었다.

특히 이번 5차 발사 성공은 한국의 우주 수송 능력을 한 단계 더 끌어올렸다는 점에서 의미가 크다. 이를 통해 통신, 국방, 기상 등 보다 정밀한 우주과학임무 수행도 가능해졌다. 우주로 날아간 각 위성들은 미세먼지, 우주방사선, 해양쓰레기 관측, 광통신, 의약품 연구까지 다양한 분야에서 활약할 예정이다.

◇ 5개의 위성이 팀을 이룬다… 한국형 ‘군집위성’체계 본격화

이번 누리호 5차 발사 성공이 의미가 있는 것은 단순히 위성을 많이 실어 날랐기 때문만은 아니다. 핵심은 한국형 ‘군집위성’ 체계의 본격화 가능성을 열었다는데 있다. ‘군집위성(satellite constellation)’는 여러 기의 소형위성을 하나의 시스템처럼 묶어 운용하는 위성 체계다.

일종의 ‘위성팀’으로 운영되는 군집위성은 한 기의 위성이 모든 일을 하는 게 아닌, 여러 위성이 같은 임무를 나눠 맡는다. 이를 통해 한 위성이 지나간 뒤 다른 위성이 이어서 관측한다. 즉, 특정 지역을 훨씬 자주 관측할 수 있다는 의미다. 때문에 재방문 시간 단축, 넓은 지역 반복 관측, 통신 공백 감소가 가장 큰 장점이다.

이번 누리호 5차 발사로 발사된 한국의 군집위성은 ‘네온샛(NEONSAT) 2~6호’로 총 5기다. ‘한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소’가 총괄, 국내 최초의 실용급 양산형 군집위성 개발사업을 통해 제작됐다. 한국항공우주연구원은 군집위성 운영을 위한 지상시스템과 위성영상 검·보정 및 활용시스템 개발을 담당했다.

네온샛 한 기당 무게는 100kg 미만이다. 지구관측위성으로 제작됐다. 고해상도 전자광학(EO) 카메라를 탑재, 흑백 영상은 지상 1m급, 컬러 영상은 4m급 고해상도로 촬영 가능하다. 비행 궤도는 500㎞대 ‘태양동기궤도(SSO)’다. 이를 통해 한반도 및 주변 해역 고빈도 정밀 관측해 국가안보, 산불·홍수 등 재난·재해 대응하게 된다.

KAIST와 항우연은 오는 2027년 예정된 누리호 6차 발사에서 네온샛 7~11호 5기를 추가 발사할 예정이다. 이를 통해 총 10개의 양산 군집위성 운용체계를 운영한다는 목표다. 이렇게 되면 한국은 하루 3회 이상 한반도 지역을 촬영해 재난·재해 등 위급 상황 발생 시 같은 지점을 24시간 감시할 수 있는 능력을 갖추게 된다.

우주항공청에 따르면 네온샛 6호는 13시 08분경, 남극세종과학기지에서 초기교신에 성공한 것으로 알려졌다. 14시부터 국내 지상국(대전, 제주, 남극 세종)을 시작, 해외 지상국(노르웨이 스발바드)을 활용, 네온샛 2~5호와도 교신을 진행 중인 것으로 알려졌다.

이번 네온샛 군집체계는 연구기관 및 과학계 뿐만 아니라 민간기업도 참여했다. 위성기술전문기업 ‘쎄트렉아이(Satrec Initiative)’는 위성 본체, 고해상도 광학카메라 개발에 참여했다. 민간 주도 우주산업으로의 전환이 발사체를 넘어 위성분야에서도 두각을 나타내는 모양새다.

실제로 군집위성기술 분야는 우주기술시장서 가장 주목받는 산업 분야 중 하나다. 글로벌 시장조사업체 ‘비즈니스리서치컴퍼니’에 따르면 군집위성체계 산업은 지난해 기준 134억7,000만달러(약 18조295억원)에 이를 전망이다. 연평균 성장률은 14.3%로 2030년엔 263억9,000만달러(약 35조3,230억원)로 2배 가까이 성장할 것으로 예상된다.

박종찬 항우연 한국형발사체 고도화 사업단장은 이날 브리핑을 통해 “누리호는 12시 25분에 이륙했다”며 “121초경 고도 약 66.5km에서 1단 분리 및 2단 점화, 231.3초경 고도 약 227km에서 페어링 분리, 262초경 고도 약 275.7km에서 2단 분리 및 3단 점화까지 진행 후,745.7초경 고도 575.4km에 도달했다”고 설명했다.

이어 “발사 이후 자세 안정화 과정을 거쳐 795.3초경부터 945.3초경까지 고도 약 576km에서 초소형군집위성 2호~6호를 순차적으로 분리했다”며 “980.9초경부터 1,021.3초경까지 고도 약 579km에서 9기의 큐브위성을 정해진 순서대로 분리함으로써 임무를 성공적으로 완수했다”고 밝혔다.

◇ 신약 개발부터 미세먼지 관측까지… ‘작은 큐브’에 담긴 韓우주과학

군집위성뿐만 아니라 함께 누리호에 탑재된 10개의 위성들 역시 각자 중요 임무를 수행, 한국의 글로벌 우주산업경쟁의 주축이 될 예정이다. 각 위성은 대학과 지방자치단체, 국내 우주기술기업 등 10개 연구개발기관이 개발한 ‘큐브위성(CubeSat)’이다. 가로·세로·높이가 각각 10cm인 정육면체를 기본 단위로 제작된 초소형 인공위성이다.

큐브위성은 저렴한 제작비, 표준화된 규격, 여러 기 탑재 가능 등 장점이 있다. 때문에 다양한 분야에서 활용 가능할 뿐만 아니라 스타트업과 지자체, 학계의 개발도 적극 이뤄지는 추세다. 실제로 글로벌 시장조사업체 ‘그랜드뷰리서치’에 따르면 큐브위성 시장은 2033년 16억4,930만달러(약 2조2,075억원)에 이를 전망이다.

실제로 우주항공청에 따르면 발사된 10개의 부탑재 큐브위성 모두 스타트업과 연구기관, 지자체에서 제작한 것들이다. 각각 △BEE-1012(스페이스린텍) △E3 Tester-2(항우연) △SLEDGE(오앤비스페이스) △GBSAT(KAIST) △PERSAT02(쿼터니언) △UEL-Y-Sys(무인탐사연구소) △SD-1 SAT(스페이스앤빈) △JACK-007(코스모웍스) △CPSat(조선대·부산대) △대전샛-1호(대전광역시)다.

각 위성들은 우주에서 미세중력에서의 단백질·의약품 결정 성장 연구, 국산 반도체·우주부품 6종 실증, 저궤도 우주방사선·고에너지 양성자 관측, 미세먼지 관측·달 탐사 로버용 부품 시험, 우주방사선 측정·차폐기술 및 상용부품 검증, 레이저 기반 광통신 실증 등 다양한 첨단과학기술 연구에 활용될 예정이다. 

다만 안타깝게도 ‘PERSAT02’는 누리호 발사 과정에서 사출에 실패한 것으로 알려졌다. ‘쿼터니언’에서 개발한 이 큐브위성은 제주 해역 해양쓰레기 이동 관측 임무를 맡았다. 우주항공청에 따르면 누리호에서는 정상적으로 사출신호를 보냈다. 하지만 최종 확인 결과, 해당 위성이 사출되지 않았다.

오태석 우주항공청장은 “큐브위성은 10기 중 9기가 분리되고 쿼터니언의 퍼샛 1기가 미사출된 것으로 최종 확인됐다”며 “9기 큐브위성들과의 교신은 각 개발기관에서 자체 계획에 따라 현재 진행 중”이라고 밝혔다.

이어 “이번 5차 발사 성공으로 누리호의 누적발사 성공률은 75%에서 80%로 높아져 누리호의 신뢰성이 더욱 향상됐다”며 “단순히 위성을 목표 궤도까지 운반하는 것을 넘어 여러 기의 위성을 한 번의 발사로 정밀하게 궤도에 배치하는 임무를 성공적으로 수행했다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.

그러면서 “누리호 6차 발사는 내년 하반기를 목표로 준비 중이며 초소형군집위성 5기를 추가로 우주 궤도에 올리는 것을 주 임무로 한다”며 “2032년까지 매년 1회 이상의 누리호 발사를 추진할 예정”이라고 전했다.