AI가 불붙인 우주 인프라 전쟁 … 스페이스X보다 소재·부품기업 주목

매경플러스 머니닥터 업종 분석
로봇공장 원격제어 수요 늘며
위성통신망 시장 성장 기대감
저궤도 위성·소재·모터株 주목
AST 위성-지상 직접연결 선도
ATI 우주 특수금속 처리 강점
무그 위성 정밀제어 모터 수혜

인공지능(AI)이 태동하고, 이를 기반으로 작동하는 로봇 세상이 열리고 있다. 특히 로봇들만 일하는 공장이 늘고 있다. 생산성이 탁월하기 때문이다. 예를 들어 미생물을 키우는 공장은 질소로 가득한데 이런 환경에서는 사람이 견디기 어렵고, 사람이 함께 일할 작업 환경을 만들려면 큰 비용이 소요된다. 그런데 로봇들만 공장에 있다면 그런 비용이 사라지고 생산성도 극대화된다. 이를 다크팩토리(dark factory)라고 한다. 이들 로봇을 사람이 집에서 조종한다. 컴퓨터를 이용해 공장 모습이 구현된 가상환경을 사람이 제어하고, 공장 로봇들은 그대로 실시간으로 움직인다. 디지털 트윈(digital twin) 기술 덕분이다.

◆다크팩토리 확산에 위성통신망 주목

그런데 로봇만 있는 공장을 사람이 출퇴근할 만한 반경에 둘 필요가 있을까. 부동산 가격이 낮은 격오지(도시나 해안에서 멀리 떨어진 내륙의 깊숙하고 외진 지역)로 가는 게 경제적일 것이다. 점차 사람이 사는 동네와 로봇이 일하는 동네가 구분될 것 같다.

문제는 격오지에 유무선 통신망이 연결되지 않은 곳이 많다는 점이다. 이를 위성이 해결해줄 수 있다. 위성 통신이 로봇 간 사물인터넷(IoT)의 핵심이고 6세대(6G) 통신의 근간이다.

그렇다면 위성을 통한 로봇의 활용은 어떤 혜택을 줄까. 먼저 위성 덕분에 지구를 넓게 쓸 수 있다면 부동산 공급이 늘어난다. 한편 로봇 때문에 사람들은 더 생산성 높은 일을 찾을 것이다. 가장 중요한 혜택은 에너지 공급이다. AI 시대가 열리며 주력 에너지는 화석연료에서 전기로 넘어가고 있다. 현실적으로 무탄소 전기를 얻을 수 있는 최적의 대안으로 소형 원자로가 거론되지만 우리 주변에 두기에는 꺼림직한 부분이 있다. 이를 격오지에 설치하고 위성으로 제어·가동할 수 있다면 인근 지역에 전기를 풍부하게 공급할 수 있다.

◆스타링크 등장에 저궤도 위성 확대위성 통신은 지상 기지국과 위성 간 연결, 위성과 위성 간 연결로 나눌 수 있다. 위성 간 연결은 레이저로 빠르게 가능하다. 과거에는 위성 수가 부족해 연결이 어려웠는데 위성이 많이 보급될수록 통신 거리가 짧아져 쉬워졌다.

문제는 지상과 위성 간 연결이다. 일단 거리가 멀다. 그래서 저궤도 위성이 도입됐다. 지상으로부터 데이터 전송 거리는 고궤도 위성의 100분의 1로 줄일 수 있다. 다만 지상에서 관측하기엔 초속 7.5㎞로 빠르다. 지구에 가까울수록 중력의 영향을 받고, 이를 극복하려면 빠르게 움직여 원심력을 극대화해야 하기 때문이다. 지상 기지국은 교신하던 위성이 사라지기 전에 다른 위성이 도착해 그 신호를 받아야 한다. 그러려면 위성이 많아져야 하고 싸져야 한다. 일론 머스크의 스페이스X는 위성 부품을 표준화해 전기차처럼 값싸게 찍어냈다.

◆빔 포밍 기술·특수금속 주목

지상과 위성의 전송속도를 더 올리려면 초단파인 레이저를 사용해야 하지만 대기 중 구름, 비, 불순물에 부딪혀 신호가 이탈한다. 결국 파장이 큰 라디오 주파를 사용할 수밖에 없고, 이는 목표물에 명중시키기 어려워 데이터 전송량이 줄어든다. 즉 단위당 전송 데이터를 기준으로 보면 느리다. 이를 극복하기 위해 빔 포밍(beam forming)이라는 기술을 사용한다. 안테나 소자의 밀도를 높여 그 주기를 맞추면 파장의 진폭이 커진다. 그만큼 신호가 강해진다. 빔 포밍 기술을 선도하는 기업이 AST스페이스모바일(나스닥·ASTS)이다.

위성 관련주로 스페이스X, 로켓랩 등 시스템 업체가 부상했다. 하지만 소재·부품 공급 기업들이 더 큰 수혜를 볼 수도 있다. 먼저 위성에는 가볍고 내구성이 강한 특수금속이 필요하다. ATI(뉴욕증권거래소·ATI)는 특수금속 열처리에 뛰어나다.

위성 통신에서 가장 중요한 부분은 통신에 직접 쓰이는 부분이다. 상대 위성에서 안테나로 신호를 받아 잡음은 걸러내고 전달 도중 미약해진 신호는 증폭시키며 전달된 빛 신호를 전기(디지털) 신호로 바꿔 계산하고 이를 다시 빛으로 바꿔 다른 위성에 전달한다. 이 가운데 가장 어려운 부분이 증폭이다. 에너지 효율이 높지 않아 발열이 심하다. 우주에는 열을 식힐 수 있는 액체나 기체가 없다. 열을 적외선으로 바꿔 우주 공간으로 방출시키는 솔루션이나 열을 방열판 구석구석에 전달해 넓은 면적에서 적외선으로 방출시키는 방법 등 솔루션을 제안하는 기업이 L3해리스테크놀로지(뉴욕증권거래소·LHX)다.

한편 저궤도 위성은 대기 중 분자와 부딪혀 자세가 틀어지거나 궤도에서 이탈할 수도 있다. 모터를 돌리면 그 반작용으로도 자세를 교정할 수 있다. 이 같은 위성 모터 전문기업이 Moog(뉴욕증권거래소·MOG.A)다. 궤도 수정 추진력에 쓸 산업가스 제조는 Linde(나스닥·LIN)에서 한다.

'김학주의 미래를 바꾸는 기술' 연재는 신냉전시대 치열한 기술 경쟁을 선도할 미래 주도주를 탐구합니다. 삼성증권 리서치센터장과 우리자산운용 운용 총괄을 역임한 '텐배거 포트폴리오'의 저자 김학주 한동대 AI융합학부 교수가 이끕니다. 전문은 매경플러스에서 읽어보세요.

[김학주 한동대 AI융합학부 교수]