인공 위성과 우주 산업

1992년 8월에 우리나라도 최초의 과학 위성인 ‘우리별 1호’를 성공적으로 발사함으로써 인공 위성 소유국이 되었다. 비록 하찮은 소규모의 실험 위성을 발사한 우리나라지만 1992년은 우주 산업에 첫발을 내디뎠다는 측면에서 매우 의미있는 해로 판단된다.

60, 70년대 미·소가 엄청난 비용을 쏟아 부으면서 경쟁적으로 우주 개발을 할 때, 대부분의 나라들은 경제성이라고는 눈꼽 만큼도 없다하여 많은 비난을 하면서도 한편으로는 부러워한 것도 사실이다. 이처럼 우주 개발 분야는 10년전만 하더라도 강대국의 전유물로 여겨졌던 분야였다. 그런데, 방송·통신 위성 등 각종 상업 위성이 막강한 위력을 보이면서 우주 개발은 `황금알을 낳는 거위'가 되어 버렸다. 미국과 구소련은 물론 EC 국가, 일본, 중국, 캐나다 및 이스라엘 등이 가세하면서 우주 개발이 우주 산업으로 인식되면서 불꽃 튀는 경쟁이 벌어지고 있다. 이제 우리나라가 뒤늦게 걸음마를 시작하는 시점에서 우주 개발의 첨병이자 우주산업 의 꽃인 인공 위성의 의미를 짚어 볼 필요가 있다.

막대한 비용과 경제성

미국이 1993년 4월 26일 처음 발사한 우주 왕복선 콜럼비아 (Columbia)의 개발에 약 7천5백억원(5억8천만$)이 투입되었으며, 1992년 9월 27일 발사되어 실패로 끝난 화성탐사선 마스 업저브 (Mars observer)의 발사에는 무려 1조3천억원(10억$)이 들었다. 이것은 우주 개발에는 얼마나 많은 비용이 드는지를 보여주는 한 예에 지나지 않는다.

1957년 스푸트니크의 발사 성공 이후, 최초의 우주인 유리 가가린 탄생, 아폴로의 달 착륙을 거쳐 우주 왕복선 개발에 이르기가지 일련의 우주 개발 성공사를 보면 경제성이라고는 거의 찾아보기 힘들며, 우리가 인식하는 우주 개발의 개념은 달나라 정복으로 표현되는 경제성을 고려하지 않은 인간 의지의 구현이거나 ‘별들의 전쟁’(SDI) 등에서 나타나는 미국과 구소련과의 국력 내지 국방 경쟁의 결과물 정도이다.

1970년대까지만 하더라도 ‘우주 개발’이라는 용어는 있었어도 ‘우주 산업’이라는 용어는 생소했다. 그러나 그후 프랑스를 중심으로한 유럽 우주 기구(ESA)와 일본 등에서 우주의 상업적 이용이라는 목표를 설정하면서, 21세기 유망 산업으로 발전할 가능성이 제시되었다. 그러다가 1980년대에 접어들면서 정보 사회의 핵심으로 인공 위성의 용도가 급속도로 확대되면서 우주 산업의 중요성이 부각되었다.

인공 위성은 크게 상업용 위성과 과학 위성으로 나뉜다. 상업용 위성의 용도는 오늘날 우리의 일상 생활과는 분리해서 생각할 수 없을 정도로 커졌다. 이미 지구 반대편에서 벌어지고 있는 스포츠 경기를 안방에 편히 앉아서 시청케 한 것이 바로 방송 위성(BS, broadcasting satellite)이며 (박찬호의 메이저리그 야구나 박세리의 LPGA 골프, 1998년 프랑스 월드컵 중계 등을 생각해 보라!), 바다 너머 여러 나라들과 전화와 팩스로 정보를 주고 받을 수 있는 것거나 히말라야나 사막의 오지에서 휴대용 전화기로 연락이 가능케 하는 것이 바로 통신 위성(CS, communication satellite)의 덕분인 것이다. 앞으로 정보가 더욱 중요해지고 양이 많아짐에 따라 사회에서는 이들 상업 위성의 가치가 아무리 강조되어도 지나치지 않을 것이다.

과학 위성은 지구와 관련된 여러 가지를 관찰하고 측정하며 탐사하는 용도로 이용된다. 기상의 변화를 감지하고 해류를 파악하며, 특히 최근에 와서 각종 환경 오염과 관련한 지구 감시자로서 과학 위성의 역할은 매우 크다. 오존층의 파괴, 지구 온난화, 해상 오염, 및 열대림 벌채와 사막화 등 지구 곳곳에서 일어나고 있는 각종 환경 위협으로부터 우리 인류의 유일한 보금 자리인 지구를 보호하기 위한 일차적인 임무는 지구를 시시 각각 관찰·감시하는 일이며, 지구 규모의 감시에 가장 적합한 것이 바로 과학 위성이다. 이것은 경제적 효용성 그 이상의 중요한 가치를 띠는 것이라 하겠다. 이외에도 군사용 내지 첩보 위성과 자원 탐사 위성, 및 외계 탐사용 우주선 등은 다른 의미에서의 중요성을 가지고 있다 하겠다.

그림 15. 이리듐 계획. 지구저궤도에 66개의 통신위성을 띄워 전세계를 단일 무선이동 통신으로 연결한다.

한편, 상업 위성의 경우 지구 정지 궤도(GEO, global earth orbit)를 이용하여 본격적인 상업 통신 서비스를 시작한지 20년이 지난 지금 위성 통신 기술 분야에 일대 발상의 전환이 예견되고 있다. 이는 종래의 정지 궤도에서 ‘지구 저궤도’(LEO, Low Earth Orbit) 또는‘중궤도’(MEO, middle earth orbit)를 이용하는 것이다. 저궤도나 중궤도를 이용할 경우 경제적인 측면에서 위성 발사 비용이 ⅓수준으로 절감된다.

앞으로 휴대폰의 보급이 확대되고, 컴퓨터와 통신이 결합하여 전세계가 하나의 통화권이 될 때, 통신 위성의 폭발적 수요를 예상하기란 어렵지 않다. 이러한 위성 서비스는 고정통신(음성 및 데이터 처리용), 영상통신 (영상통신 중게 및 직접 위성 방송), 그리고 이동통신 등으로 구별할 수 있다. 미국의 통신회사인 AT&T사와 모토롤라사는 지구 상공 저궤도에 66개의 위성을 띄워 전세계를 단일 무선 통신으로 연결하는 '이리듐' 계획을 수립하였는데 (그림 15) 98년 9월부터 전세계 이동 통신 서비스를 시작하였으며 (실제 국제간 통신 호환성 문제로 본격 실시는 99년 초로 예정하고 있음) 우리나라는 SK 텔레콤이 함께 참여하고 있다.

이러한 이동 위성 통신 사업 (GMPCS, global mobile personal communication system)은 미국을 대형 통신회사들을 주축으로 국제간 다국적 콘소시움을 형성하여 경쟁적으로 추진 중에 있으며 앞으로 21세기 통신 산업을 주도하기 위한 선두 다툼이 치열하다. 현재 추진 중인 계획들을 표 1에 정리하였다.

**표 1. 이동 위성 통신 시스템 계획**
시스템	이리듐	글로벌스타	ICO	오딧세이
고도(km)	780(저궤도)	1,414(저궤도)	10,300(중궤도)	10,354(중궤도)
궤도면수	11	4	2	3
위성수	66	48	10	12
주도 기업	모토롤라	로럴, 퀄컴	인마르셋	TRW
투자액($)	42억	29억	30억	25억
한국참여 기업	SK텔레콤	DACOM, 현대	한국통신, 삼성	금호
서비스 개시	1998년	1999년	2001년	2001년

우주 산업의 중요성

우주 산업은 방송 위성, 통신 위성 등의 위성체 제조 산업과 이를 지구 궤도에 띄우는 우주 발사체 (일명 로켓)를 제조하는 산업, 자국에서 제조하지 않더라도 외국의 위성체와 우주 발사체를 구입하여 이용하는 위성 서비스 산업 등으로 나뉜다.

우선 위성체나 발사체의 제조 산업은 오늘날 첨단 산업의 집합체라 할 수 있다. 즉, 위성체를 설계하고 제작하는데는 기초 과학이 뒷받침되어 초정밀 기계 공학, 첨단 전자 기술, 극한 환경 기술, 및 신소재 공학 등의 여러 분야의 발전이 필수적이다. 따라서 우주 산업을 효과적으로 발전시키면 전 산업 분야의 발전과 더불어 과학 기술의 발전이 수반되는 것이다. 그리고 위성체의 유지 및 운영에는 컴퓨터 산업의 발전이 반드시 따라야 하며, 위성 통신 및 방송 서비스 산업과도 밀 접히 연관되어 있다. 따라서 우주 산업은 고부가가치 산업 및 21세기를 주도 하는 핵심 산업이 될 것이 분명하다.

우리나라의 우주 산업

1995년 8월 5일 국내 최초로 상업용 방송·통신 위성인 무궁화호가 성공적으로 발사되었다. 이로서 우리나라는 세계 23번째 위성 보유국이 되었으며, 우리의 주권을 하늘의 영역까지 연장하였다. 무궁화 위성의 발사는 우주 경쟁에 본격적인 참여를 의미하며, 비로소 우리도 우주 산업을 시작하는 계기가 되었다. 우리는 이미 두 차례의 인공 위성을 발사한 경험을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고 무궁화호의 발사에 더 큰 의미를 부여하며, 위성보유국이란 용어도 이제 사용 하고 있다. 그 이유는 무엇일까?

1992년과 93년에 발사된 우리별 1, 2호는 과학 실험 위성이다. 과학 위성에 '실험'자 하나가 더붙은 셈이다. 과학 위성은 상업용 위성보다 한 단계 낮은 수준의 순수한 탐사나 관측을 위한 과학 연구용 위성이다. 더구나 실험 위성은 추후 정식 위성을 발사하기 위하여 연습삼아 한번 발사하여 운영을 시험하는 위성을 말한다. 이미 수많은 위성을 소유한 국가에서 실험 위성이 정부 주도가 아닌 학교나 연구소 단독으로 그것도 수시로 발사되는 이유가 여기에 있는 것이다.

한편, 방송 위성이나 통신 위성은 활용도가 높은 상업 위성인 동시에 고부가가치를 창출하는 우주산업의 총체이다. 따라서 국민의 실생활과 산업 전반에 걸쳐 그 파급 효과는 매우 크다 하겠다. 무궁화 위성이 본격적으로 상용 서비스가 시작되면 우리의 생활 패턴과 삶의 질 에 큰 변화가 올 것이다.

무궁화 위성에는 12개의 통신용 중계기와 3개의 방송용 중계기가 탑재 되었다. 방송용 중계기는 한 중계기당 4개 채널이 개설, 모두 12개 채널의 새로운 위성방송이 가 능하다. 위성방송은 난시청 지역없이 전국 어디서나 선명한 화질의 TV시청이 가능하고, 고음질의 입체 음향과 최대 3개 언어의 다중방송을 가능게한다. 또한 방송국에서 다양한 데이터를 송출하 면 가정에서 PC를 통해 뉴미디어 방송도 가능하다. 통신 서비스로는 주문형 비디오 (VOD), 뉴스현장 중계 (SNG), 케이블TV 중계(분배망), 위성 기업 통신망 사업 등을 활성화시킬 수 있으며, 위성 이동전화 등 고품질의 첨단 통신 서비스도 이용할 수 있다. 특히 언제 어디서나 화상회의, 원격 교육, 원격 의료 등 국민 복지 통신 서비스가 가능해진다. 이밖에 태풍이나 지진 등 천재에 의한 지상 통신망 장애와 상관없이 긴급 통신망을 구축할 수 있으며, 지상 통신이 어려운 도서·산간 지역 통신용으로도 활용이 가능하다.

우리별 1호와 2호

1992년 8월 11일, 프랑스의 아리안 V-52 로켓에 실려 성공적으로 발사된 `우리별 1호'와 1993년 9월 23일 발사된 '우리별 2호'는 다같이 크기가 50x50x80 cm로서 라면 박스만 하며, 무게 는 약 50kg에 불과한 소형의 과학실험 위성이다.

우리별 1호가 비록 영국의 서레이 대학의 기술을 빌어 발사되었지만, 위성제작 기술의 습득과 위성관련 분야의 전문인력 양성, 관련 기술의 국내 이전 등 많은 기여를 하였다. 특히 우리별 1호는 우리 나라 최초로 발사된 인공 위성으로 지금까지 우리가 경험해 보지 못한 전혀 새로운 분야에 서도 우리도 할 수 있다는 자신감을 심어주었다.

한편, 우리별 2호에서는 우리별 1호 운영중에 발 견된 미비점을 개선·보완하고 가능한 많은 국산부품을 사용하였으며 국내 기술진의 힘으로 제작 하였다. 그리고 보다 많은 장비를 탑재하여 우주에서 여러 가지 실험을 실시하며 지상에서 원격 운용을 시험하였다. 이들 두 과학실험 위성은 크기도 작고 기능도 상업용 위성에 비해 보잘 것 없다하더라도 황금알 을 낳는 우주 산업의 주역이 인공 위성이라고 볼때, 위성을 한번 제작해 보고 운영해 본다는 의미와 위성 연구 인력을 집단적으로 양성한다는 측면에서 우리별의 성공적인 발사는 충분히 가치 가 있다고 판단된다.

무궁화 위성

무궁화 위성은 미국 록히드 마틴사에 의뢰하여 제작한 것으로 무게 612kg, 크기는 1.42x1.74x1.96cm로 동경 116도, 지상 약 3만6천 km 정지궤도에 머무르면서 향후 10년간 방송·통신 임무를 수행할 예정이다. 3축 자세제어 방식 날개형으로 버스(몸체)와 페이로드(탑재체), 태양전지판으로 구성돼 있다. 위성의 주임무를 수행하는 탑재체는 안테나, 중계기로 구성되고 버스는 전려계, 자세 제어계, 열제어계, 추진계, 원격측정, 추적명령계, 구조물계로 이루어져 있다. 중계기는 통신용과 방송용으로 각각 12개와 3개가 있다.

무궁화 1호 위성은 델타Ⅱ 로켓에 실려 허리케인으로 한차례 연기 끝에 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지에서 1995년 8월 5일 발사되었다. 그러나 로켓 추진체의 1개가 제대로 작동되지 않아 정상 궤도에 올리는데 실패하였다. 그 후, 궤도 수정을 거쳐 보조 추진 로켓을 사용하여 궤도 진입에는 성공하였으나, 예상치 않은 연료 소모로 수명이 단축되었다. 따라서 실패로 규정하고 계획을 앞당겨 2호 위성을 발사하였으며, 현재 성공적으로 궤도를 돌면서 테스트 중에 있다.

1996년 7월 1일, 위성 방송을 시작으로 무궁화 위성이 본격 가동되면 방송·통신 뿐만 아니라, 화상 회의, 원격 교육 등 우리 생활 전반에 걸쳐 큰 변화를 가져올 예정이다.