한국항공대 윤지중 교수 개발 위성 OOV-Cube, 현재 정상 작동 중

한국항공대 스마트 드론공학과 윤지중 교수팀이 개발한 초소형 위성 OOV-CUBE가 신형 발사체 Ariane 6호(아리안 6호)와 9일 힘찬 발사를 시작했다. ‘On-Orbit Verification(궤도상에서의 검증)’의 약자에서 유래된 OOV-CUBE 위성의 주 임무는 인공지능(AI: Artificial Intelligence), 사물인터넷(IOT: Internet of Things) 등 첨단 기술을 ‘우주 환경’에서 검증하는 일로 이들의 기술 개발 단계(TRL: Technology Readiness Level)를 향상시키는 일이다.

유럽우주국은 28년 만에 야심 차게 준비하고 있는 신형 로켓, 다음 세대 신형 발사체인 Ariane 6호(아리안 6호)의 실험을 준비하고 있다. 아리안 6호는 매우 중요하다. PLATO 미션 등 유럽우주국의 다음 세대 탐사선들은 모두 아리안 6호를 통해서 우주 공간으로 나아갈 것이기 때문이다. 뿐만 아니라 유럽우주국은 현재 세계 최고의 로켓 비행 기술 및 검증 경험을 가지고 있기에 제임스 웹의 비행처럼 다른 우주국과의 협력도 계속될 예정이다.

그리고 아리안 6호는 지난 9일 오후 4시(남미 현지 시각; 한국시간 10일 새벽 4시) 첫 비행을 통해서 15개의 탑재체를 싣고 첫 우주비행을 진행했다. 이를 통해서 우주 공간에서의 첨단 기술 검증 기회를 가진 OOV-CUBE는 현재 성공적으로 정상 작동 중이라고 보고되고 있다. 해당 비행에는 OOV-Cube 이외에도 NASA의 초소형 위성을 비롯한 9개의 위성이 실렸다.

위성과의 연락이 지연된 까닭은?

한국항공대 스마트 드론공학과 윤지중 교수가 개발한 기술을 기반으로 만들어진 초소형 위성 OOV-Cube는 아리안 6호 로켓과 함께 발사된 이후 6일 만에 첫 교신에 성공했다.

탑재된 위성들은 발사 후 1시간 6분 만에 발사체 상단으로부터 성공적으로 분리되었다. 또한, 위성들은 목표 궤도에 성공적으로 진입했으나 교신에는 즉시 성공하지 못했다. 교신을 기다리던 연구진들은 모두 발을 동동 구르기도 했다. 이는 아리안 6호의 발사 일정이 지연되면서 위성 안의 배터리가 방전된 까닭인데, 이 때문에 위성이 궤도 안착 후에도 바로 작동하지 못했으며 궤도상에서 정상적으로 태양전지를 통한 재충전에 시간이 걸린 것이다.

또한, 큐브 형태의 위성 OOV-Cube는 태양전지판의 면적이 작아 충전에 더 오랜 시간이 소요될 수밖에 없었다. 하지만 해당 위성은 15일 오후 6시(독일 현지 시각; 한국 시각 16일 새벽 1시) 마침내 베를린공과대학교 (TU Berlin) 지상국과의 첫 교신에 성공하며 쾌거를 알렸다. 현재도 위성은 정상적으로 작동 중이다.

연구팀의 향후 계획은?

한국항공대 윤지중 교수팀은 앞으로 1~2주간 위성의 상태를 정밀하게 점검한 후 지상 IoT 단말기와 위성이 직접 통신하는 고효율 통신프로토콜을 시연할 계획이다. 또한, 위성 온보드 상에서 실행하는 인공지능 신경망을 통한 데이터 처리 검증 등 첨단 기술을 우주 환경에서 검증할 계획이다. 이를 통해서 해당 위성의 임무를 차례로 수행하게 할 계획이며 OOV-Cube의 임무가 성공적으로 수행되면 저비용으로 높은 신뢰성을 구현하는 초소형 위성 플랫폼 기술의 검증이라는 목표를 이루게 된다. 이를 통해서 유럽 우주 시장에서의 입지를 강화하고 향후 추가 기술 검증 임무를 수행할 수 있는 기회 역시 확대한다는 계획이다.

또한 초저전력 IoT(Internet of things: 사물 인터넷 - 센서, 소프트웨어 및 네트워크 연결이 내장되어 데이터를 수집하고 공유할 수 있는 물리적 장치, 차량, 가전제품 및 기타 물리적 객체의 네트워크를 의미) 통신 기술 시연을 통해 지상의 수많은 휴대용 IoT 단말기와 군집 위성을 연결하여 환경 모니터링을 할 수 있게 되는 것은 물론, 향후 지상 통신과 위성통신이 융합될 6G 통신 시장에서 중요한 역할을 할 IoT 서비스에 필요한 핵심기술을 시연할 수 있을 전망이다.

참고로 위성의 운용은 한국항공대 분산형 우주시스템 연구실과 베를린공대의 위성관제센터가 맡는다. 윤지중 교수는 베를린공대에서 책임연구원으로 재직할 당시 OOV-CUBE에 사용된 위성체 플랫폼인 ‘TUBiX10’을 개발 및 설계했으며, 2018년부터 2020년까지 총 5기의 위성을 TUBiX10 플랫폼을 기반으로 제작하여 저궤도에서 성공적으로 운용하는 등 경험이 풍부하다.

윤 교수는 발사체의 첫 비행이 성공하는 건 쉽지 않은 일이라 위험부담이 있었지만, 비교적 신속하고 효율적으로 위성을 개발 및 제작할 수 있다는 자신감이 있었기 때문에 도전하게 되었다고 설명하면서 발사 기회를 제공한 유럽우주국과 차세대통신 혁신융합대학 사업의 일환으로 교내에 위성 지상국을 설치해 준 한국항공대에 감사하며, 앞으로 한국항공대와 유럽 간 우주 분야 국제협력에 더 집중하겠다고 포부를 밝혔다. 윤 교수는 향후 OOV-Cube의 성과를 토대로 향후 IoT 기술을 탑재한 군집 위성 개발에 더 박차를 가할 예정이다.