지구와시즈

안녕하세요. 세상을 보는 우주아이입니다.

과거 위성 산업은 막대한 투자 비용과 기술적으로 위험 부담이 따랐기 때문에 전형적인 국가주도 산업이었는데요.

이 위성업계에도 변화의 바람이 불었습니다.

가장 큰 변화는 위성의 소형화인 것이고요. 데이터의 다양화로 수많은 분야에 혁명을 일으키고, 로켓의 재사용으로 우주에 대한 접근을 혁신하고 있습니다. 자세한 내용은 아래에서 확인해보세요.

▶ OneWeb의 인공위성을 통한 우주인터넷 

 

우주산업의 도래.

공상과학영화에서나 볼 수 있던 지구 밖 우주를 향한 인류의 도전들이 계속되고 있습니다.

이에 따라 인공위성 산업계에도 다양한 기업들이 생겨나고 있는데요.



원웹의 36기 위성 발사 모습 



첫 번째로 소개할 원웹(OneWeb)은 저궤도에 수많은 위성을 띄워 전 세계에 초고속 인터넷을 제공하는 '우주인터넷'을 주력 사업으로 합니다. 지난 3월에는 우주인터넷망 구축을 위한 위성 발사를 완료하기도 했죠. 미국 스페이스 X의 스타링크에 이어 세계 두 번째로 스페이스 X의 독점에서 벗어나 경쟁체재로 전환하게 되었습니다.

원웹이 쏘아올린 '인터넷위성'의 수는 자그마치 618개.

원웹에 따르면 전 세계 위성인터넷 연결 서비스를 하려면 최소 588기의 위성이 필요하다고 해요. 아주 어마어마한 숫자죠?



1줄에 49개 위성씩 12개 줄로 구성된 원웹의 저궤도 인터넷위성망 

 

이 원웹이 가지고 있는 위성인터넷과 스타링크의 큰 차이점은 대상이 다르다는 것이에요. 스타링크는 개인을 상대로 직접 위성인터넷 연결 서비스를 제공하고요, 원웹은 개인이 아닌 통신업체와 계약을 맺고 서비스를 합니다.

앞으로의 계획은 항법시스템처럼 사용자가 자신의 정확한 위치를 파악하거나 정확한 시간을 알 수 있게 해주는 서비스의 '2세대 우주인터넷망'을 구축하는 것이라고 해요.

모건스탠리는 우주인터넷의 시장규모가 2040년에 전체 우주산업 규모의 절반에 달하는 670조원까지 성장할 것이라 전망하고 있고요. 한화시스템도 2021년 원웹에 3억달러를 투자하며 주요 주주로 참여하고 있습니다.

아리랑위성 3A호가 촬영한 영국 런던에 위치한 원웹의 본사와 그 주변의 전경을 확인해보시죠.



아리랑위성 3A호가 촬영한 영국 런던의 원웹 전경 

▶ Planet Labs의 88대의 군집위성 

위 부터 플래닛 랩스의 도브 위성과 한국항공우주연구원의 천리안 2B호 



인공위성은 용도에 따라 크기도 천차만별이라는 것 아시나요?

저궤도를 도는 500kg 이하 위성은 소형크기의 위성이고, 정지위성의 경우에는 1t에 육박하죠. 그 반대로 100kg 이하는 초소형 위성인데요. 그보다 더 작은 마이크로 위성은 10~100kg이고, 나노 위성은 1~10kg 위성을 말합니다.

플래닛 랩스(Planet Labs)의 '도브'위성이 길이 30cm, 무게 4kg으로 나노 위성이죠.

플래닛 랩스는 지구관측용 소형군집위성(Constellation)에 특화된 위성영상 서비스 회사입니다. 민간업체 중 가장 많은 수인 약 200여개의 위성을 보유하고 있어요.

소형군집위성의 경우, 뉴스페이스 시대에 가장 두드러지는 지구관측 형태 중 하나입니다. 다수의 위성들이 조화롭게 궤도에 위치하기 때문에 전세계 사건과 변화를 거의 실시간으로 파악할 수 있기 때문이죠.

또한 이런 소형군집위성이 주목받는 이유는 전 세계 어느곳에서나 사용할 수 있는 인터넷이라는 점.

전 세계 인구 78억 명 중 36억 명은 통신 인프라 부족으로 인터넷에 접근하지 못하고 있다고 합니다. 특히 최빈개발도상국의 경우에는 인터넷 사용자가 전체 인구의 19%에 불과하다고 하죠. 그렇기 때문에 촘촘히 분포되어 있는 작은 중계위성을 통한 소형군집위성 서비스가 주목을 받는 것이죠.

플래닛 랩스는 작년에 이어 올해도 지속적으로 위성을 발사하여 위성 네트워크를 확장하고 있는데요. 아리랑위성 3호가 플래닛 랩스가 위치한 미국 샌프란시스코를 촬영했어요.



아리랑위성 3호로 촬영한 미국 샌프란시스코 

▶ GHGSat의 온실가스 모니터링 위성 



점점 더 심각해지는 기후변화.

UN에서는 기후변화를 늦추는 가장 빠른 방법은 바로 메탄감축이라고 밝힌 적 있는데요. 지구 온난화에 가장 치명적인 온실가스가 사실 이산화탄소가 아닌 메탄이라는 것입니다.

온실가스에는 대표적으로 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황 이렇게 6가지가 있고, 지구의 온도를 상승시키는 온실효과를 발생시키는 것으로 잘 알려져 있죠.

그 중 UN에서 밝힌 것과 같이 메탄이 가장 치명적인 이유는 무엇일까요?

IPCC 5차 평가보고서에 따르면 지구온난화 지수(Global Warming Potential, GWP)를 비교했을 때 메탄이 20년 뒤에 이산화탄소보다 84배 강한 온실효과를 일으킬 것이라고 분석하였죠.



왼쪽부터 메탄 분자 구조와 이산화탄소 분자 구조  



이는 메탄이 이산화탄소보다 열을 더 많이 가두기 때문에 이산화탄소보다 강한 온실효과를 낸다고 하는데요.

- 메탄의 분자 구조는 이산화탄소보다 에너지를 흡수하는 데 훨씬 효과적

- 한개의 탄소를 중심으로 4개의 수소가 결합된 형태의 메탄 구조

- 기체(가스)는 진동을 통해 에너지를 흡수하는데, 메탄은 변화무쌍하게 운동 가능

즉, 메탄은 분자구조와 흡수할 수 있는 적외선 파장으로 인해 이산화탄소보다 28배 더 많은 태양 에너지를 빨아들입니다.

이러한 심각성을 인지하고 세계 여러 나라들이 '국제메탄서약'을 발표했고, 메탄을 줄이기 위한 노력들이 늘어나고 있는데요.

GHGSat의 메탄 감지 예시 

 

메탄을 감시할 수 있는 노력으로는 위성으로 메탄의 양을 측정하는 방법이 있어요.

GHGSat은 캐나다에 위치한 메탄가스 감지 위성 전문 기업이며, 2016년경부터 현재까지 9기의 위성을 통해 전세계에서 발생하는 메탄가스 배출량을 감시하고 있습니다.

GHGSat의 위성이 특별한 이유는, 아주 정밀한 센서를 통해 지역 단위가 아닌 시설단위의 메탄 측정이 가능하기 때문이에요.

이번에 보여드리는 영상은 아리랑위성 3A호가 촬영한 GHGSat 본사의 모습입니다.

아리랑위성 3A호가 촬영한 GHGSat이 위치한 캐나다 



▶ Astroscale의 우주 잔해 수거 위성 

민간 주도의 우주산업 시대를 맞이하여 전세계가 우주에 쏘아 올린 위성의 수는 기하급수적으로 늘고 있습니다. 이 중에서 수명을 다한 위성은 약 3천개이고 우주 발사체 파편 등 10cm 이상 크기의 우주를 유영하는 쓰레기는 약 3만여개, 1~10cm 크기는 백만개로 집계되요.

지구 주변을 떠도는 인공위성과 그 파편들의 분포 지도(파편의 크기를 실제보다 확대하여 잘 보이게 함) 



우주 탐사 과정에서 고장이 나거나 수명이 다한 우주선, 인공위성의 파편, 로켓 발사 과정에서 단계별로 분리된 추진체 그리고 이제는 군집위성들까지 지구 주변에 깔리게 되어 파편들과 충돌할 수 있는 위험이 더 커졌죠.

영화 '승리호'에서 다뤘던 우주쓰레기 처리 방법은 없는 걸까요?

여기 우주의 쓰레기 청소부가 될 것이라는 포부로 도전장을 내민 일본의 한 기업이 있습니다.

바로 일본의 우주 관련 스타트업 아스트로스케일(Astroscale)이죠.

자석으로 우주쓰레기를 끌어당기는 가상 그래픽 



아스트로스케일은 우주쓰레기 수거 위성 기업으로, 타임즈가 선정한 세계 100대 유망기업 중 하나이기도 합니다. 청소 위성에 탑재된 대형 자석을 이용하여 우주쓰레기를 끌어당기는 방법으로 청소를 하고, 자석으로 해결되지 않는 쓰레기는 로봇 팔이나 그물 등으로 붙잡는 방법이 동원될 것이라고 해요.

일류 요리사들의 주된 공통점은 요리하는 과정에서 생기는 쓰레기들을 바로바로 치우고 수시로 씻고 닦는 습관이 있다는 것이죠. 우주개발의 부작용으로 생긴 우주쓰레기의 뒤처리에도 사업 영역이 넓어져 깨끗한 환경에서 깨끗해지는 지구를 관측하면 더없이 좋을 것입니다.

아리랑위성 3호가 촬영한 아스트로스케일이 있는 일본 도쿄의 모습도 담아봤습니다.

아리랑위성 3호로 촬영한 Astroscale이 위치한 일본 



▶ Rocket Lab의 우주발사체 

민간 우주발사체 기업이라고 하면 대부분은 스페이스 X를 떠올릴 겁니다. 하지만, 미국에는 소형 우주발사체 업계의 강자가 있습니다. 바로 캘리포니아 롱비치에 위치한 로켓 랩(Rocket Lab)입니다.

로켓 랩의 우주발사체 '일렉트론'이 발사되는 모습 

로켓 랩은 소형 발사체 사업에서 거의 유일하게 실적을 내고 있는 기업이라고 하는데요. 엔진을 포함한 로켓부품을 3D프린터와 탄소섬유로 만들어 로켓 제작비용을 줄이고, 작년 총 9번의 발사와 올해 5번의 발사를 성공시켜 소형 발사체 시장을 공략하고 있습니다.

로켓 랩의 공중 회수 시험 모습 



또한 발사 후 바다로 떨어지는 발사체 일부를 헬리콥터로 낚아채는 방식으로 우주발사체를 회수하는 시험도 진행 중이죠.

분리된 발사체는 바다에 떨어지게 되고 떨어진 발사체가 소금물이 들어가면 재사용이 어렵게되는데 이렇게 발사체를 회수하여 재활용을 하게 되면 재활용을 한다는 자체만으로 비용절감 효과를 볼 수 있게 됩니다.

마지막으로 소개한 로켓 랩이 있는 미국 캘리포니아 롱비치의 모습을 아리랑위성 3A가 촬영했습니다.

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아리랑위성 3A가 촬영한 미국 캘리포니아 롱비치​ 

지금까지 지구를 향하는 기술 SIIS의,

세상을 보는 우주아이 였습니다!



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