카이스트 '3.2kg 초소형위성' 지구로 10여차례 신호 전송[영상]

2일 새벽 3시42분쯤 첫 교신, 상태정보 모두 정상우주 미소(微小) 중력으로..초소형위성 회전 거듭자세 안정화하고, 우주에서 이미지 다운로드 목표

카이스트가 개발한 초소형 인공위성이 우주 공간에서 성공적으로 사출되고 있는 모습. / 영상제공=한국항공우주연구원

카이스트(KAIST)가 개발한 큐브위성 '랑데브'가 고도 700㎞에서 지상국으로 상태정보(비콘신호)를 10여 차례 보내왔다. 큐브위성은 1~10㎏ 초소형 인공위성으로 정육면체(큐브) 모양이다. 랑데브는 한국형발사체 누리호(KSLV-II)에 실려 우주 공간에 도달했고 목표대로 전개돼 지상국과 교신까지 성공했다. 랑데브 자세가 안정화되면 KAIST는 미리 저장해 놓은 이미지를 우주에서 다운로드하라는 명령을 내려 '양방향 교신'을 시도할 계획이다.

2일 KAIST와 한국항공우주연구원에 따르면 랑데브는 지난 1일 오후 4시38분쯤 우주 공간에서 성공적으로 전개돼 이날 새벽 3시42분 첫 교신에 성공했다. 랑데브가 보내온 상태정보는 전압과 온도 등 모두 정상범위로 확인됐다. 또 태양전지판과 안테나가 정상적으로 전개됐고 안테나 온도(7.2℃), 배터리(7.97볼트) 등 각종 시스템의 전압과 온도 모두 정상으로 확인됐다.

KAIST 위성 실험실 연구진이 랑데브 사출 모습을 지켜보고 있는 모습. 앉아 있는 왼쪽부터 김태호 박사생, 방효충 교수, 구인회 한국항공우주연구원 책임연구원. 뒤에 서 있는 왼쪽부터 임철수 석사생, 장유동 위촉연구원. / 사진제공=KAIST

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우주 중력·마찰력 거의 없어…초소형위성은 전개될 때 회전 많아

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랑데브는 누리호가 쏘아 올린 162.5㎏ 성능검증위성 안에 있는 큐브위성 4기 중 하나다. 성능검증위성에는 조선대, KAIST, 서울대, 연세대 큐브위성이 실려 있다. 랑데브는 가로 10㎝, 세로 10㎝, 높이 30㎝로 직육면체 형상이고, 무게는 3.2㎏으로 가장 가볍다.

앞서 지난달 30일 조선대 연구팀이 개발한 큐브위성이 우주 공간에서 첫 번째로 전개돼 총 6차례 상태정보를 보내왔다. 다만 지상국과 양방향 교신은 성공하지 못한 상황이다. 성능검증위성은 큐브위성 4기를 총에서 총알을 내보내듯 우주 공간에서 사출하는데, 우주는 지구와 달리 중력이나 마찰력이 거의 없어 사출 과정에서 회전과 흔들림이 크다.

이 때문에 큐브위성의 자세 제어에 12시간 이상 소요되기도 한다. 그동안 국내 대학이 개발한 큐브위성이 해외 발사체(로켓)로 우주 공간에서 전개됐지만 지구와 양방향 교신은 아직 성공하지 못했다. 큐브위성은 상업용 위성에 비해 신뢰성이 떨어지는 만큼 고난도 임무다.

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누리호 최종 임무, 지상국과 큐브위성 '양방향 교신'...지속 시도 예정

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누리호는 우주발사체(로켓)로 지구 대기권을 벗어나 우주에 도달할 수 있는 발사 능력이 첫 번째다. 이어 인공위성을 목표로 우주 공간에 투입할 수 있어야 한다. 앞서 누리호는 지난달 21일 고도 700㎞에서 초속 7.5㎞(시속 2만7000㎞)에 도달했고 성능검증위성을 목표궤도에 안착시켰다. 당시 누리호가 로켓으로서 성능을 입증했다면, 이번에는 누리호를 타고 간 성능검증위성 안에 있는 큐브위성이 전개돼 지상국에 신호를 보낸 것이다.

KAIST 큐브위성의 주요 임무는 소형 초분광 카메라를 활용해 지상을 촬영하고 이를 지상국으로 전송하는 일이다. 또 인공위성의 3축 자세제어 기능을 검증하고, UHF·VHF(극초단파·초단파) 주파수를 활용해 지상국과 통신을 목표로 하고 있다.

이제 남은 절차는 우주 공간에 있는 큐브위성과 지상국의 양방향 교신이다. 이를 위해 KAIST는 큐브위성 자세를 제어하기 위해 명령을 전송할 예정이다. 위성의 상태가 안정화되면 큐브위성 메모리에 미리 저장해 놓은 이미지를 다운받는 명령을 보내 지상국과 양방향 교신을 시도한다.

항우연은 큐브위성은 물론 성능검증위성의 자세 제어에도 나선다. 성능검증위성도 큐브위성을 사출하고 나면 무게중심이 달라져 별도의 자세 제어가 필요하다. 이어 성능검증위성에서 서울대와 연세대의 큐브위성이 각각 오는 3일과 5일 사출될 예정이다. 서울대는 정밀 GPS(위성항법장치) 반송파 신호를 활용해 지구 대기를 관측하고, 연세대는 광학 카메라로 미세먼지를 모니터링할 전망이다.

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김인한 기자 science.inhan@mt.co.kr

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