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누리호 사출 1번 타자 ‘큐브위성’ 제작자 “성공 변수는 2가지”

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누리호 사출 1번 타자 ‘큐브위성’ 제작자 “성공 변수는 2가지”





YTN라디오(FM 94.5) [YTN 뉴스FM 슬기로운 라디오생활]

□ 방송일시 : 2022년 6월 24일 (금요일)
□ 진행 : 이현웅 아나운서
□ 출연 : 오현웅 조선대 스마트이동체융합시스템공학부 교수

* 아래 텍스트는 실제 방송 내용과 차이가 있을 수 있으니 보다 정확한 내용은 방송으로 확인하시기 바랍니다.

◇ 이현웅 아나운서(이하 이현웅): 슬기로운 라디오생활 1부, 이슈인터뷰로 시작합니다. 누리호가 목표 궤도에 올려놓은 성능검증위성이 안정적으로 신호를 보내고 있다고 하죠. 이제 그 안에 실려 있던 큐브위성들이 분리되는 일이 남았습니다. 국내 대학에서 제작했다는 4개의 큐브위성도 제 역할을 잘 해낼까요 누리호에 실린 큐브위성 중 가장 먼저 사출되는 ‘스텝 큐브 랩Ⅱ’를 만든, 조선대 오현웅 교수와 이야기 나눠보겠습니다. 교수님 안녕하세요?

◆오현웅 조선대 스마트이동체융합시스템공학부 교수(이하 오현웅): 안녕하세요.

◇ 이현웅: 누리호 발사때 현장에 계셨습니까.

◆ 오현웅: 학생들은 현장에 있었고요. 저는 JTBC에서 발사 실황 중계로 현장에 가보지는 못했습니다.

◇ 이현웅: 중계를 함께 진행하셨던 거예요?

◆ 오현웅: 네, 맞습니다.

◇ 이현웅: 소감이 어떠셨어요?

◆ 오현웅: 역사적 첫 비행에 저희가 개발한 큐브위성이 함께 할 수 있었다는 게 굉장히 고무적이었습니다.

◇ 이현웅: 29일부터 큐브위성이 사출됩니다. 가장 먼저 분리되는 게 조선대가 만든 거죠. 큐브위성 어떤 건지 설명해주세요.

◆ 오현웅: 원유가 기본 사이즈고요. 크기는 10CM, 10CM, 10CM이고 이게 대략적으로 1KG 정도 됩니다. 쓰리유는 원유 큐브위성이 세 개가 모인 거고요. 대학에서 개발한 위성들 중에 세 개의 대학에서 개발한 위성은 쓰리유 위성입니다. 저희가 개발한 위성은 식스유입니다. 무게는 10KG정도 무게를 가지고 있고 아무리 작은 위성이라도 기본적으로 위성이 갖고 있는 모든 기능들은 구현하도록 되어 있습니다.

◇ 이현웅: 조선대가 만든 큐브위성은 어떤 역할을 하게 되는 건가요?

◆ 오현웅: 백두산의 분화 징후를 관측하는 게 주목적이고요. 천지의 온도를 지속적으로 모니터링 하도록 적외선 센서가 탑재되어 있습니다. 온도가 평상시와 다르게 급작스럽게 상승한다거나 하는 조짐이 있으면 분화 징후가 있다는 것을 판단하는 임무가 되겠습니다.

◇ 이현웅: 지금 누리호가 700KM까지 날아갔고 큐브위성도 그 거리에 있는 거죠?

◆ 오현웅: 네, 저희 위성은 성능 검증 위성과 함께 지구 주변을 공전하고 있고요. 그 성능 검증 위성이 700KM 고도에 있기 때문에 저희 위성도 거기에 함께 있다고 보시면 될 거 같습니다.

◇ 이현웅: 거기서 한반도의 열을 감지한다는 건데 그게 어떻게 가능해요?

◆ 오현웅: 일단 저희 위성의 경우 10KM고 개발비가 7.5억 정도입니다. 중대형 위성의 경우 보통 개발비가 3천 억 정도 들어갑니다. 성능적인 측면에서는 중대형 위성에 비할 수 가 없습니다. 중대형 위성으로 찍게 되면 해상도가 훨씬 높죠. 10미터해상도 정도 되는데 저희가 갖고 있는 카메라로 700KM 고도에서 찍게 되면 해상도가 350미터의 해상도를 갖습니다. 350미터의 해상도를 갖는 영역 내에서는 저희가 충분히 감시가 가능합니다. 저희들이 관측할 수 있는 관측 폭이 220KM 바이 160KM의 관측 폭을 관측할 수 있습니다. 발전소에서 온배수가 바다로 흘러가게 되면 몇 KM까지 흘러가는데 350미터의 영역 내에서의 온도 변화가 있기 때문에 그 정보를 갖게 되면 공장이 가동되고 있다, 가동되고 있지 않다를 판단할 수 있습니다.

◇ 이현웅: 여기도 돈이 많이 들어가네요. 얼마 정도 거리에서 열감지가 가능한 거예요?

◆ 오현웅: 정지궤도라는 게 3만 6천KM 상공인데요. 이 상공에서도 열변화를 감지하고 있는 위성들이 있습니다. 해상도라는 부분이 중요합니다. 얼마나 정확하게 자세하게 들여다 볼 것인가에 따라 달라지는데 큐브위성의 경우 10KG 무게 제한, 공간제한이 있어서 거기 적외선 센서를 탑재했을 때 대략적으로 350미터의 해상도를 갖는 위성으로 개발됐습니다.

◇ 이현웅: 1년 동안 관측하게 될 텐데 1년 후에는 어떻게 되는 거예요?

◆ 오현웅: 설계수명은 1년으로 설계하기는 했는데요. 만약 1년 이후에도 안에 있는 부품들이 정상작동 한다고 하면 1년 이후에도 쓸 수 있는 겁니다.

◇ 이현웅: 부품이라는 게 배터리 때문인가요?

◆ 오현웅: 배터리도 그렇고 반도체나 온보드 컴퓨터들도 말하고 있습니다. 2013년 큐브위성 경연대회에 선발되었고 2018년에 인도 PSLV 발사체로 발사를 한 적이 있습니다. 그건 1KG 짜리 위성입니다. 그 위성이 지금 4년 반 정도가 지났는데 아직까지 위성으로부터 신호는 내려오고 있거든요. 위성은 작동하고 있다는 겁니다. 물론 제한적인 조건이긴 한데요.

◇ 이현웅: 배터리나 이런 것이 떨어져서 그 역할은 못하더라도 계속해서 공전, 지구 따라서 돌고 있긴 한 거죠?

◆ 오현웅: 돌고 있긴 한데 배터리는 위성을 구동하기 위해서는 가장 필요한 부분이기 때문에 저희 스마트폰의 경우도 배터리가 방전되게 되면 아무 역할을 할 수 없는 것처럼 배터리도 위성에서는 굉장히 중요한 역할을 한다고 보시면 될 거 같습니다. 배터리가 생존해 있고 배터리 charging(충전)하는 태양전지판이 생존해 있고 안에 있는 컴퓨터들이 살아있다면 일 년 이후에도 계속해서 임무를 수행할 수 있다고 보시면 될 거 같습니다.

◇ 이현웅: 4개 학교 중에서는 제일 먼저 사출되는 모델이 됐는데 순서는 어떻게 결정하신 건가요?

◆ 오현웅: 순서는 저희대학이 개발한데 식스유 무게가 10kg, 다른 대학에서 개발한 건 쓰리유 무게는 3kg 정도입니다. 저희 위성이 가장 무겁기 때문에 저희 위성이 성능 검증 위성으로부터 사출되게 되면 작용과 반작용 법칙에 따라 성능검증위성의 자세 변화가 있게 됩니다. 동적 특성이 바뀌게 됩니다. 저희 것이 가장 중심에 위치하고 있는데 무게 중심에 가장 근접한 위치에 있어서 사출이 됐을 때 동적 특성의 변화를 최소화 하자는 목적으로 배치가 되어있고요. 10kg짜리 저희 위성이 사출되면 위성의 자세가 약간 흔들리기 때문에 그것들을 잡고 안정화시키고 다시 시스템을 정상운영 하는데 이틀 정도를 생각한 거 같습니다.

◇ 이현웅: 동시에 다 나오는 것이 아니라 이틀 간격으로 나오는 거군요.

◆ 오현웅: 네 맞습니다. 동시에 나오면 서로 충돌 위험도 있거든요. 나오는 위성이 텀블링을 하기 때문에 충돌위험성도 있어 하나씩 사출합니다.

◇ 이현웅: 누리호 발사하는 장면을 온 국민이 떨면서 봤는데 큐브위성 사출은 성공 가능성이 낮나요 높나요?

◆ 오현웅: 발사관 안에 큐브위성이 탑재되어 있습니다. 그 안에는 스프링이 압축되어 있습니다. 전면부에 있는 커버가 자동으로 열리면 스프링의 복원력으로 사출해주는 형태입니다. 메커니즘 자체는 그렇게 복잡하지 않습니다. 발사관이 작동 안 해서 큐브위성이 사출되지 않을 가능성은 낮다고 봅니다.

◇ 이현웅: 계획대로 어느 정도 이뤄지겠다고 생각하고 계신 거죠?

◆ 오현웅: 네, 성능 검증위성 쪽에 온보드 카메라가 탑재 되어 있는 것으로 알고 있거든요. 지난 번에 누리호 발사되는 장면에서 위성에 사출되는 장면을 찍었듯이 이번에도 영상 촬영해서 받아볼 수 있는 것으로 알고 있습니다.

◇ 이현웅: 해당 큐브 위성의 전원은 들어와 있는 상태 인거죠?

◆ 오현웅: 아니요. 발사관에 탑재되게 되면 위성을 발사체에 실어야 해서 장기간 보관해야 합니다. 배터리 방전이 되지 않도록 킬스위치가 눌러져 있게 되면 위성으로 파워가 안 들어가도록 설계가 되어있습니다. 사출이 됨과 동시에 킬 스위치가 작동해서 위성에 정상적으로 전원이 공급되는 형태로 설계가 되어있습니다. 지금은 다른 신호를 저희들이 받을 수는 없습니다.

◇ 이현웅: 사출의 성공 여부도 중요하고 큐브위성이 정상적으로 가동할지 두 가지 변수가 남은 거네요?

◆ 오현웅: 맞습니다.

◇ 이현웅: 많이 떨리실 거 같은데 우주 먼지 같은 것들이 있어서 고장이 나거나 작동이 되지 않을 수도 있나요 하고 걱정하시는데 이런 변수도 있나요.

◆ 오현웅: 우주공간에는 데블이라고 하는 우주 파편들, 위성의 잔해들이 굉장히 많이 비행하고 있습니다. 실질적으로 그런 부분들이 부딪혀서 손상을 입고 그런 부분들이 있는데 우주 공간이라는 부분이 굉장히 넓은 공간이기도 하고 요즘은 추적시스템이 있습니다. 어느 정도 크기의 데블인지 어느 위치를 통과하는지 알 수 있어서 회피기동을 하기도 한다고 보시면 됩니다. 누리호 발사체도 발사될 때 발사되는 괴적에 다른 위성이 지나가는지 다른 파편이 지나가는지를 분석을 하고 발사를 합니다.

◇ 이현웅: 누리호에 실으면서 혹시 예비로 큐브위성을 더 만들거나 그러셨습니까.

◆ 오현웅: 그건 없습니다. 제가 1기 개발했고 개발한 한 기가 탑재되어 있다고 보시면 됩니다.

◇ 이현웅: 하나를 만드는 데도 7억 오천 만원 들어갔다고 하셨나요.

◆ 오현웅: 네, 개발비로 지원 받은데 7.5억입니다.

◇ 이현웅: 이번이 스탭큐브 랩 2고 앞으로 3도 나오는 건가요?

◆ 오현웅: 3의 경우 액수가 실험실에서 충당하기는 부담스러운 액수고요. 다른 펀딩을 받는다거나 동일한 형태도 경연대회에 나가서 경연대회에서 선발이 되는 형태가 됐으면 개발이 가능할 것으로 보고 있습니다.

◇ 이현웅: 3에 대한 계획은 지금 있으신 건가요?

◆ 오현웅: 지금 단계에서는 다음주 29일 날 위성이 사출되고 신호를 잡고 임무를 수행하는데 정신이 집중되어 있어서요.

◇ 이현웅: 누리호는 앞으로 5년 동안 네 번인가 더 쏘게 되잖아요. 거기에는 앞으로 더 큐브위성 같은 건 안 실리나요?

◆ 오현웅: 자세한 계획은 잘 모르겠고요. 다음 버전부터는 성능 검증 위성이 정상적으로 궤도에 안착했기 때문에 어느 정도의 임무를 할 수 있는 소형 또는 중형 위성급이 탑재되지 않을까 생각하고 있습니다.

◇ 이현웅: 조선대에서는 앞으로 더 큐브위성을 보낼 계획은 없으신 거고요.

◆ 오현웅: 맞습니다.

◇ 이현웅: 앞으로 연구 개발 계획 들어볼까요.

◆ 오현웅: 큐브위성 경연 대회가 지속적으로 열리기 때문에 거기 출전해서 선발되게 되면 다음 위성을 개발할 수 있을 거 같고요. 수행하고 있는 다른 연구 개발 프로젝트들이 있어서 이런 부분들을 완수하는 게 당면 과제 인 거 같습니다.

◇ 이현웅: 나라나 교육부 측에서 예산 지원도 있으면 좋겠네요. 지역 대학으로 유일하게 참여하게 됐는데 무거운 책임감을 갖고 우리 미래를 열어 주셨으면 좋겠습니다. 오늘 여기까지 듣겠습니다. 감사합니다.

YTN 이은지 (yinzhi@ytnradio.kr)



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