[ETRI, 우주개발 핵심기관 거듭나다]<2>천리안 광대역·초고속 통신 탑재체 발빠른 개발

ETRI 연구진의 천리안 위성 탑재체 개발 모습.

한국전자통신연구원(ETRI)의 우주, 위성 분야 성과는 한둘이 아니다. 그중 가치가 큰 것이 2010년 발사된 천리안위성 통신 탑재체 개발이다.

천리안은 우리나라를 세계 최초 정지궤도 해양관측위성 보유국, 세계 7번째 정지궤도 기상위성 보유국으로 만들었다. 국가 최고 수준 기술력이 집약됐다.

천리안은 통신해양기상위성으로 통신 분야 중요성이 높다. 이런 통신 영역을 ETRI가 온전히 담당했다.

ETRI는 천리안 통신 탑재체를 통해 광대역 초고속 위성통신 서비스 기반을 마련했다. 주파수가 20~30기가헤르츠(㎓) 초고주파 대역인 'Ka' 대역이다. 이 대역 위성기술은 이전 C(4~8㎓), Ku(12~14㎓) 대역과 달리 4K 초고화질(UHD) TV, 초고속 인터넷 등 광대역 서비스 제공을 가능케 한다. 2010년 천리안 발사 당시는 물론이고 지금까지도 세계에서 경쟁적으로 Ka 대역 위성통신 기술 확보에 열을 올린다. ETRI의 기술개발 시작점은 2000년대 초다. 발 빠른 기술개발로 미래를 준비한 것이다.

이 과정에서 기술로 난관을 극복한 일도 있었다. Ka 대역 전파신호는 공간을 통과할 때 일부 흡수되거나 산란하는 '감쇠'가 발생한다. 우천 시 빗방울 영향으로 통신 성능이 급감할 수 있다. 그래서 ETRI가 고안한 것이 비가 올 때, 오지 않을 때를 구분해 Ka 대역에서 변복조 방식과 코딩 방식을 최적 적용할 수 있게 한 '적응형 모뎀 기술'이다.

ETRI는 또 탑재체에 필요한 복잡한 초고주파 회로를 작은 반도체 집적회로 칩(MMIC)으로 설계·개발해, 탑재체 안정성과 수명을 높였다. 성능도 최적화해 발사 당시 세계 최고 수준 Ka 대역 통신 탑재체 성능을 구현했다.

이 탑재체는 내부 스위칭중계기, 다중 빔 안테나를 이용해 우리나라를 2개 지역으로 나눠 서로 다른 서비스를 제공할 수 있다. 기존 무궁화 위성이 빔 한 개로 우리나라 전 지역에 한 개 서비스를 제공하던 것에서 크게 발전한 것이다.

이런 Ka 대역 통신 탑재체는 지상의 '2세대 초소형 위성 단말(VSAT)'과 짝을 이룬다. 이 역시 ETRI가 개발했다. VSAT는 지름 60~180㎝ 접시형 안테나로 이뤄진 초소형 안테나 단말이다. 천리안과 같이 정지궤도에서 운용하는 통신위성과 통신하는 소형 위성통신 지구국이다.

천리안의 통신 탑재체는 그 자체로 뛰어난 정보통신기술(ICT) 성과면서 파급효과 역시 컸다. 공공 통신 서비스 측면이 특히 크다. 자연재해로 인한 지상 통신 장애 시 국가재난 비상 통신망에 활용할 수 있다. 국내 난시청지역 위성방송 서비스 제공으로 지역 간 정보격차 해소 등에도 기여한다. UHD TV 등 신규 위성 서비스를 창출하는 산파 역할도 했다. 전체 통신 탑재체 개발로 확보된 실용급 기술이 국내 무선통신 산업으로 '스핀오프'되는 간접 기여도 있다.

관련 ETRI 노력은 계속된다. 2021년부터 2027년 발사 예정인 천리안 3호 통신 탑재체 개발을 ETRI가 맡고 있다.

이병선 ETRI 위성탑재체연구실장은 “천리안위성 때와 마찬가지로 천리안 3호 통신 탑재체 역시 새로운 시도를 할 것”이라며 “차세대 위성통신 기술 기반이 되는 각종 부품 등 관련 기업 수출에도 기여하겠다”고 말했다.

김영준기자 kyj85@etnews.com