韓형 '6U급 초소형위성·우주파편 청소위성' 만든다

6U급 초소형위성 구성 개략도(왼쪽)와 설계 구조도/자료=항우연

정부가 2018년 달 탐사를 앞두고 달착륙선에 쓸 '탄소섬유 복합소재' 개발에 착수한다.


또 우주탐사 임무를 수행할 '6U급(중량 8kg, 10cmx20cmx30cm) 초소형위성' 표준모델도 독자 개발하고, 우주 쓰레기 위협으로부터 행성탐사를 안정적으로 수행할 수 있는 '우주파편 청소위성(캡쳐시스템)'도 개발한다.

미래창조과학부 산하 한국항공우주연구원(이하 항우연)은 올해부터 '미래 우주탐사'를 위한 융합연구로 이 같은 내용을 담은 신규 사업에 착수한다고 31일 밝혔다.

정부는 한국형 발사체(KSLV-Ⅱ) 개발과 함께 2018년까지 1단계로 달 궤도선, 2020년 달 착륙선, 2030년 화성탐사선을 보내는 것을 목표로 제시한 바 있다.

이에 항우연은 '달·화성 탐사 프로젝트'로 △우주 극한환경 대응 핵심기술 개발 △초소형위성을 이용한 미래우주탐사 핵심기술 개발 △우주파편 충돌위험 종합관리시스템 및 우주파편 제거시스템 개발 등을 선정·추진키로 했다. 연구 기간은 2018년 12월 말까지 3년간이다.


달·화성 탐사선 개발의 주재료가 될 '탄소섬유 복합소재' 연구는 △극한 우주환경을 충분히 견뎌낼 수 있을 정도의 고강도(철의 10배) △극고온에서의 버틸 수 있는 내열성 △극저온에서 탁월한 열전도도 △연료비를 줄일 초경량성에 초점을 맞춰 진행 된다.

연구책임자인 항우연 공현철 박사는 "달 표면은 영하 150도부터 영상 120도까지 온도 차가 너무 크고 방사선량도 최대 4.2Sv(시버트) 정도로 강해 사람이 살 수 없을 정도의 극한 환경"이라며 "우주 초저온과 방사선 환경을 극복할 소재 개발연구는 필수"라고 설명했다.

항우연은 또 '6U급(중량 8kg, 10cmx20cmx30cm) 초소형위성' 표준모델을 독자 개발, 조기 실용화한다. 사업 첫 해인 올해는 탑재컴퓨터와 자기·태양·별 센서 등의 주요부품을 국산화하는 연구 등이 이뤄질 예정이다.

초소형위성은 개발에서 제작, 발사에 소요되는 비용이 기존 인공위성의 0.1% 정도로 낮아 최근 우주탐사 개발 도구로 널리 활용되고 있다. 미국 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA) 등에서도 6U급 초소형위성을 이용해 정밀도 높은 우주탐사 임무를 수행하고 있다. 항우연 측은 "한국형 초소형위성은 해상도가 5m급인 영상을 촬영·전송하는 임무를 맡게 될 것"이라고 설명했다.

우주파편 캡쳐시스템 지상시험모델을 무마찰 에폭시 바닥 위에서 기동 시험하는 장면/사진=항우연

항우연은 아울러 우주탐사선이 로켓과 위성 파편 등의 우주 쓰레기 위협으로부터 벗어나 안정적으로 임무를 수행할 수 있도록 '우주파편 캡쳐시스템' 개발에도 나선다.

항우연에 따르면 지상에서 우주환경을 모사한 타겟(우주파편 가상 물체)과 체이서(청소위성 가정한 위성 몸체) 등을 제작해 테스트 환경을 갖추고, 영상 이미지 기반 타겟 자동 인지·추적·추종 알고리즘을 개발·검증한다.

우주쓰레기는 지구 주위를 시속 3만 4500㎞의 속도로 비행한다. 길이 1㎝ 정도의 파편도 인공위성에 손상을 입힐 수 있다. 파편이 3㎝ 이상이면 고장을 일으킬 수 있다.

10㎝ 이상의 우주 쓰레기를 추적하고 있는 미국 우주감시네트워크(USSSN)에 따르면 지구 주위를 떠돌고 있는 10㎝ 이상 우주파편은 2만3000여 개에 이른다. 10cm 보다 작은 파편까지 합하면 지구궤도상의 우주쓰레기가 수 조 개에 이를 것으로 USSSN은 추정하고 있다.