한국형 발사체 누리호 5호가 오는 7일 전남광주통합특별시 고흥 나로우주센터에서 발사되는 가운데 곧 수행될 다양한 실험에 눈길이 쏠린다. 국산 반도체의 우주 작동 여부와 우주 의약품 생산 가능성을 시험하는 등 우주기술의 산업·공공 활용 가능성을 확인하는 기회여서다. 4일 우주항공청에 따르면 누리호 5차 발사는 누리호의 발사 신뢰성 제고를 위한 것으로 역대 가장 많은 ‘15기 위성’을 우주로 보낸다. 이는 카이스트 인공위성연구소에서 개발한 초소형 군집 위성(네온샛) 2~6호 5기와 대학·우주기업·지방자치단체 등이 개발한 큐브위성 10기 등이다. 이들은 우주 환경·지구 관측, 바이오·인공지능(AI), 반도체 및 위성 부품 검증 등 서로 다른 임무를 수행한다. 주탑재 위성인 네온샛은 100㎏ 미만의 무게로 흑백 1m 이내, 컬러 4m 이내 해상도의 전자광학카메라를 탑재한 초소형 지구관측위성이다. 이번에 5기가 올라가고 내년 누리호 6차 발사 때 5기가 추가로 발사된다. 이들 위성 10기는 서로 다른 궤도면에 배치돼 군집을 이루며 한반도를 하루 3회 이상 촬영한다. 결과물은 국가 안보, 재난·재해 대응 등에 활용된다. 우주의학 기업 스페이스린텍의 큐브위성 비-1012(BEE-1012)는 우주에서 의약품 결정을 성장시키는 실험을 한다. 약의 원료인 단백질이나 화합물은 결정의 모양과 구조에 따라 약의 성질이 달라질 수 있다. 이에 중력이 없는 우주에서 지상과 다른 방식으로 결정이 자라는지를 시험한다. 이번에는 코오롱생명과학의 치매 치료제 성분 도네페질이 실린다. 저궤도 위성은 지상과의 교신 시간이 제한적이어서 실시간 소통이 힘든만큼 비-1012는 데이터 분석 후 의미 있는 데이터만 지상으로 전송하도록 AI를 탑재했다. 한국항공우주연구원이 개발한 E3 테스터-2(국산소자부품 우주검증 플랫폼 2호)에는 SK하이닉스의 D램과 범용 플래시 저장 장치(UFS) 등이 실린다. 우주의 열과 방사선 환경에서 기능 특성, 오류율, 성능 저하 등을 확인한다. 위성·우주선용 컴퓨터나 우주 데이터센터 등 우주산업의 메모리 반도체 수요를 선점하기 위한 기초 작업이기도 하다. 지방자치단체에서 개발을 주관한 위성도 실린다. 대전광역시의 대전샛-1호는 1.5m급 전자광학카메라로 대전 지역의 도시 공간 변화를 관측하는 동시에 전개형 태양전지판, 대용량 메모리 등 대전 지역 기업에서 개발한 우주 소부장 기술을 검증할 예정이다. 누리호 5호는 고흥 나로우주센터에서 최종 조립을 마치고 5일 발사대 이동 차량인 무인특수이동차량에 오른 뒤 6일 오전 제2발사대로 이동한다. 7일 낮 12시 23분쯤 우주로 향하며 발사에 성공하면 이륙 2분 3초 후부터 1~3단이 차례로 분리되고, 발사 13분 30초 후 위성 15기의 분리가 시작된다. 임무를 다하면 누리호는 궤도를 돌다 지구 중력에 의해 대기권으로 재진입하고 불타 사라지게 된다.

주탑재위성 네온샛 5기 순차 발사내년 5기 추가… 한반도 정밀 촬영한화에어로, 관제 운영 75% 맡아 다음 달 7일 낮 한국형 발사체 누리호가 초소형군집위성 5기, 큐브위성 10기를 싣고 다섯 번째 하늘 문을 두드린다. 우주항공청과 한국항공우주연구원은 누리호 5차 발사를 앞두고 지난 15일 간담회를 열어 탑재 위성의 주요 임무와 누리호 5차 발사 준비 현황을 공개했다. 누리호 5차 발사에서는 주탑재위성인 초소형군집위성(네온샛) 2~6호 5기와 부탑재위성인 큐브위성 10기 등 총 15기의 위성이 탑재된다. 지난해 11월 27일 4차 발사에서 누리호는 주탑재위성으로 차세대 중형위성 3호, 부탑재위성으로 큐브위성 12기 등 총 13기가 실렸는데 이번에는 2기가 더 늘었다. 이 때문에 탑재 중량도 960㎏에서 1071㎏으로 110㎏가량이 증가했다. 우주청에 따르면 이번에 발사될 위성들은 지난 14일 누리호 상단에 탑재 완료됐다. 이번 발사에서 누리호는 네온샛 5기를 순차적으로 궤도에 투입하는 군집위성 발사에 처음 도전한다. 편대비행은 여러 위성이 하나의 거대한 가상 위성처럼 정밀하게 움직이는 비행 제어 기술이라면 군집위성은 전 지구적 통신망이나 관측망 구축을 위해 여러 위성을 서로 다른 궤도 평면에 체계적으로 분산 배치해 마치 그물처럼 엮어 놓은 거대한 시스템이다. 카이스트 인공위성연구소에서 개발한 네온샛은 1기당 100㎏ 미만의 무게로 흑백 1m급, 컬러 4m급 해상도의 전자광학 카메라를 탑재하고 있다. 누리호는 네온샛 간 충돌을 막기 위해 이륙 810초 후 5기를 35~40초 간격으로 서로 다른 방향을 향하도록 내보낼 계획이다. 위성을 분리할 때 발생하는 충격을 줄이기 위해 저충격 위성 분리 장치도 이번에 새로 적용됐다. 우주청은 이번 5차 발사에서 5기를 올리고 내년 6차 발사에서 5기를 추가로 올릴 계획이다. 이렇게 완성된 군집위성 네온샛 10기는 한반도를 하루 3회 이상 촬영하고 같은 지점을 24시간 안에 다시 촬영할 수 있다. 촬영된 영상은 국가 안보는 물론 산불, 홍수 같은 재난재해 대응에도 활용할 방침이다. 부탑재위성은 대학, 지방자치단체, 기업 등 10개 기관이 각각 개발한 큐브위성 10기다. 이들 위성은 우주환경에서의 국산 소자·부품 성능 검증을 비롯하여 저궤도 우주환경 조사, 제주도 해양쓰레기 해류 감시, 미세먼지 동향 및 발생 원인 분석 등 공공 활용을 목적으로 하는 임무를 수행할 예정이다. 이번 발사에서 눈에 띄는 부분은 체계종합기업인 한화에어로스페이스의 역할이 커진다는 점이다. 지난 4차 발사까지 체계종합기업은 하드웨어 분야에서는 많이 참여했지만 발사 관제 운영은 항공우주연구원에서 주관해 한화에어로스페이스는 참관하는 수준이었다. 그러나 이번 발사부터는 지난 발사 참관 인원이었던 30명보다 14명이 늘어난 44명이 실제로 컴퓨터를 운영하고 데이터를 분석하며 문제 발생 시 원인을 분석하는 등 발사 관제 업무의 약 75%를 주 운영자로 참여할 계획이다. 6차 발사부터는 기술이전 미포함 부분을 제외한 전체 지상 관제 시스템에 한화 측이 주 운영자로 참여하고 8차 발사에서는 체계종합기업이 전체 발사 과정을 주관해 시행하게 된다. 누리호는 9월 말까지 발사체 총조립을 완료한 뒤 다음 달 5일까지 발사체 최종 점검을 거친 뒤 10월 6일 발사대로 이송된다. 발사 예정 시각은 10월 7일 오후 12시 23분부터 오후 1시 23분 사이이며 정확한 발사 시각은 발사 당일 발사관리위원회에서 최종 확정한다.

1957년 구소련이 쏘아올린 세계 최초의 인공위성 스푸트니크는 지름 58㎝, 무게 86.6㎏의 초소형이었다. 당시 미국과의 대륙간탄도미사일(ICBM) 개발 경쟁에서 크게 뒤져 있던 소련은 미국에 이길 만한 아이템을 찾는 게 시급했다. 이 임무를 부여받은 과학자 세르게이 코롤료프 연구팀은 로켓 기술을 이용해 지구궤도를 끊임없이 도는 위성을 쏘아올리는 걸 착안했고, 급히 개발에 나서 성공한 결과물이 스푸트니크다. 스푸트니크 발사 성공에 미국은 큰 충격을 받았다. 미국과 소련, 유럽의 인공위성 개발 경쟁이 본격화했다. 최초의 인공위성은 초소형이었지만 그 뒤로는 무게 500㎏ 이상의 중대형 위성 중심으로 개발이 진행됐다. 다양하고 높은 성능과 신뢰성 확보에 초점을 맞추다 보니 위성은 크고 무거워졌고 개발 기간은 길어졌다. 하지만 이 같은 위성 개발 트렌드는 2000년대 들면서 비용 대비 효율적인 부품 선정과 신기술 도입 등 새로운 패러다임으로 변했다. 이른바 가성비가 중요해지면서 소형, 초소형 위성 개발이 본격화된 것이다. 특히 최근에는 초소형 위성이 군집을 이뤄 관측, 통신 등의 공통 목적을 갖고 지구궤도를 도는 군집위성 개발 증가세가 가파르다. 현재 발사되는 초소형 위성의 3분의2가 군집위성일 정도다. 초소형 군집위성의 선두는 단연 일론 머스크의 인터넷 위성 스타링크다. 2018년 2월 처음 쏘아올린 뒤 현재는 무려 6000여개가 군집을 이뤄 600㎞ 상공의 저궤도에서 지구를 돌고 있다. 우리나라는 지난 8일 합성개구레이더(SAR)를 탑재한 초소형 정찰위성 2호기를 미국 우주기업 스페이스X의 ‘팰컨9’에 실어 우주궤도에 성공적으로 올린 데 이어 어제는 뉴질랜드 마히아발사센터에서 우리나라 최초 초소형 군집위성 ‘네온샛’ 1호를 성공적으로 쏘아올렸다. 11대의 초소형 위성을 발사해 한반도와 인근 해역을 집중 관측하는 임무를 수행할 첫 번째 위성이다. 과기정통부는 2026, 2027년에 각각 5기를 추가 발사해 군집위성을 완성할 계획이다. 11기가 전부 운영되면 하루 세 번 한반도 상공 위성 촬영이 가능해진다. 네온샛 2호부터는 우리나라 자체 발사체인 누리호에 실어 우주에 보낸다고 하니 더욱 기대가 크다. 임창용 논설위원