큐브셋
[CubeSat]초소형 위성을 말한다. 가로·세로 각각 10㎝ 크기인 정육면체부터 가로 10㎝, 세로 30㎝ 직육면체까지 크기가 다양하다. 제작과 발사에 2000억~3000억원이 넘는 고가의 대형 위성과 달리 제작비가 1억~2억원으로 저렴하고 발사비는 ㎏당 1억원에 불과해 대학이나 작은 벤처기업, 개인도 제작할 수 있다.
최초의 큐브샛은 1999년 미국 스탠퍼드대와 캘리포니아 폴리테크닉주립대가 학생 교육용으로 개발했다.
큐브샛은 유닛(unit)의 앞글자인 ‘U’를 크기 단위로 쓴다. 가로·세로·높이 각 10㎝인 정육면체를 보통 1U라고 한다. 1U인 큐브샛은 1.00~1.33㎏ 정도다. 큐브샛 두 개를 합친 직육면체를 2U, 세 개를 모으면 3U로 분류한다.
최근 큐브샛은 상업용 위성 시장을 넘보고 있다. 여러 대를 동시에 활용하는 ‘군집 위성’ 방식으로 개별 위성의 성능 부족을 극복하면서 전체 운영비용은 낮췄다. 지구 전체의 대기 상황을 감시하거나, 여러 지역의 위성사진을 동시에 찍는 등 한 대의 고성능 인공위성만으로는 불가능한 임무를 수행할 수 있다.
미국 플래닛랩스는 상업용 큐브샛 분야에서 선도적인 벤처기업이다. 2013년부터 팔뚝만 한 큐브샛 150여 개를 우주에 띄워 지구 전 지역을 매일 촬영하는 프로젝트를 운영하고 있다. 미국 벤처기업 스파이어는 60여 개의 큐브샛으로 세계 바다를 누비는 7만5000척의 선박을 추적하고 있다. 구글은 2014년 위성 벤처기업 스카이박스를 인수한 후 시시각각 바뀌는 지상 상황을 반영한 실시간 지도를 제공하는 계획을 추진하고 있다.
테슬라 창업자인 일론 머스크가 이끄는 스페이스X는 2020년까지 4400개의 통신 중계용 위성을 띄워 세계를 통신망으로 잇는 프로젝트를 추진하고 있다. 소프트뱅크가 1조원을 투자한 스타트업(신생 벤처기업) 원웹은 통신용 소형 인공위성 600개를 1200㎞ 상공에 쏘아 올릴 계획이다. 페이스북 역시 ‘아테나 프로젝트’라는 비슷한 사업을 추진하고 있는 것으로 알려졌다.
미국 항공우주기업 스페이스워크스에 따르면 세계적으로 운용 중인 소형(10~100㎏) 및 초소형(1~10㎏ 미만) 인공위성 중 상업용 비중은 56%에 이른다. 상업용 소형·초소형 위성 비중은 점차 커져 2022년까지 전체의 70% 이상을 차지할 것으로 예상된다.
큐브위성 시장에서 가장 앞서는 기업은 미국의 플래닛이다. 2010년 설립된 회사로 2013년 큐브위성 ‘도브(Dove)’를 처음으로 발사했다. 2017년에는 88개의 큐브위성을 동시에 발사하면서 세계적인 주목을 받았다.
미국항공우주국(NASA)에서도 큐브위성을 활용한 우주탐사 프로젝트가 한창 이뤄지고 있다. 2018년 5월 화성을 향해 발사된 ‘마르코(Marco)’가 대표적인 사례다. 마르코는 1u짜리 큐브 6개를 붙인 ‘6u’ 규격 위성이다.
한국에서는 2012년부터 과학기술정보통신부와 항우연, KAIST 등이 앞장서서 초소형 위성을 개발하고 있다. 2017년 기준으로 모두 6개를 발사했다. 드림스페이스, 나라스페이스와 같은 큐브위성 개발 스타트업(신생 벤처기업)도 등장했다.
항우연은 오는 2018년 11월20일 차세대소형위성1호를 발사하면서 큐브위성 3개를 함께 쏜다. 이 중에는 항공대 연구팀이 개발한 번개 관측용 큐브위성이 포함돼 있다.
큐브위성을 발사하는 방식은 총 세 가지가 있다. 항우연에서 발사하는 것처럼 기존 위성 발사체에 끼워넣는 ‘피기백(piggyback)’ 방식이 가장 흔하다. 이 방식은 400~700㎞까지 고도를 확보할 수 있기 때문에 1년 이상 위성 수명을 유지할 수 있다. 다만 기존 발사체 일정에 맞춰야 한다는 부담이 있다.
국제우주정거장(ISS)에 큐브위성을 화물로 보낸 다음 거기서 발사하는 방법도 있다. 이 경우 운영고도가 400㎞ 수준에 불과해 위성 수명이 6개월 정도로 줄어든다. 피기백이나 ISS 방식을 쓰면 대략 1억원의 비용이 소요된다.
우주개발업계와 학계에서는 비용을 더 낮출 수 있는 전용 발사체를 개발하고 있다. 국내에서도 KAIST가 큐브위성 전용 발사체를 제작하고 있다.