정부가 2030년 달 궤도에 장거리 우주통신을 위한 중계 위성을 쏘아 올리는 계획을 추진한다. 주요국들이 뉴스페이스 시대에 맞춰 앞다퉈 달 개척에 나선 가운데 우리 정부도 핵심 인프라를 구현할 통신 기술 선점 경쟁부터 서둘러 뛰어들겠다는 구상이다.
11일 과학기술계에 따르면 우주항공청은 2030년 시험발사할 차세대 발사체에 ‘통신 중계 실증용 달 궤도선’을 탑재해 달 궤도에 보내는 계획을 추진 중이다. 차세대 발사체는 2032년 달 착륙선을 실어 나르기 위해 2조 원 규모로 개발될 예정이며 본발사에 앞서 이뤄질 시험발사를 기회로 삼아 통신 중계 기술도 함께 확보하겠다는 것이다. 계획대로라면 2022년 발사된 ‘다누리’에 이은 두 번째이자 자력으로 발사하는 첫 국산 달 궤도선이 될 것으로 전망된다.
우주청은 연구개발(R&D) 사업을 구체화하고 2027년 착수를 목표로 관련 기획 연구를 진행하고 있다. 통신 중계 궤도선은 앞서 발사된 누리호 성능 검증 위성처럼 100㎏대 소형 위성으로 개발될 것으로 전해졌지만 자체 추력기와 연료가 필요해 기존보다 좀 더 큰 규모가 될 것으로 보인다. 발사체가 궤도선을 달 부근인 달 전이궤도(LTO)까지 데려다주면 이후 정확한 목표 궤도까지는 궤도선 스스로 이동해야 하기 때문이다.
통신 중계 궤도선은 관측 위성인 다누리와 달리 38만 ㎞ 떨어진 지구와 달을 연결해 교신과 데이터 송수신을 돕고 위성항법시스템(GPS)을 구현하는 일종의 통신 기지국 역할을 맡는다. 달에서는 먼 거리 때문에 통신 성능이 크게 떨어지는 데다 향후 달 지상 차량(로버)과 기지, 각종 정보기술(IT) 시스템과 민간이 개발할 큐브(초소형) 위성은 고성능 통신 장비를 스스로 갖추기에는 규모가 작아 스마트폰처럼 기지국의 도움이 필요하다. 올해 6월 일본의 민간 달 착륙선 ‘리질리언스’가 통신 두절로 임무에 실패하는 등 세계적으로도 우주개발에서 통신 품질의 중요성이 커지고 있다.
이에 주요국들도 본격적인 심우주 진출에 앞서 달 주변에 ‘통신·위치·항법·시각(CPNT)’이라고 부르는 통신 인프라 선점 경쟁을 벌이고 있다. 중계 위성 여러 기를 발사해 지구 저궤도의 스타링크 같은 위성망을 달 궤도에도 구축하고 미국을 중심으로 협력해 각국 위성망을 통합 운용할 계획까지 세웠다.
미국 항공우주국(NASA·나사)은 2030년대 유인 달 탐사 계획인 ‘아르테미스 프로그램’의 일환으로 통신 위성망 ‘달 통신 중계 및 항법 시스템(LCRNS)’을 구축한다. 내년 ‘초기운영능력(IOC) 1단계(알파)’를 시작으로 위성망 구축이 시작된다. 특히 스페이스X가 주도하는 발사체처럼 LCRNS 위성 개발 역시 민간에 맡겨 상업화한다는 구상을 가졌다.
중국 역시 2030년 유인 달 착륙 계획을 지원하고 향후 화성·금성 등 심우주 통신까지 가능한 ‘췌차오(오작교)’ 위성망을 구축하고 있다. 2018년 췌차오 1호에 이어 지난해 3월 2호를 발사했다. 2호는 뒤이어 발사돼 세계 최초로 달 뒷면 착륙과 시료 채취에 성공한 달 착륙선 ‘창어 6호’의 임무를 성공적으로 이끌었다. 내년 달 남극의 물 존재 가능성을 탐색하는 창어 7호 임무에도 투입될 예정이다.
유럽우주국(ESA)과 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)도 각각 ‘문라이트’와 ‘달항법위성시스템(LNSS)’ 구축에 나섰다. ESA는 내년 첫 위성인 ‘루나 패스파인더’, JAXA도 2028년 첫 위성 발사를 계획 중이다. 이들은 나사 주도로 각자 인프라를 합친 국제표준 위성망 루나넷 구현에도 협력한다.
시장조사 업체 리서치앤드마케츠에 따르면 전 세계 위성 PNT 솔루션 시장은 2033년 52억 4000만 달러(약 7조 6800억 원)로 연평균 10.85% 성장할 것으로 전망된다. 한국 역시 대응이 시급한 가운데 통신 중계 궤도선을 쏘아 올릴 차세대 발사체 사업의 차질 우려부터 해소해야 한다는 지적이 나온다. 우주청은 차세대 발사체 사업을 통해 재사용 발사체 기술을 함께 개발하기 위해 재정 당국을 통해 기존 사업 계획 변경을 추진 중이다.
