0. 목차
- '소형 위성'이란?
- '소형 위성'은 플랫폼으로 진화중
- '소형 위성' 활용 분야
- '소형 위성' 산업동향
- 한국의 소형 위성
- '소형 위성' 정책 동향
1. '소형 위성'이란?
'소형 위성(Small Satellite)'의 명확한 정의는 없으나, 인공위성의 '급(Class)'은 무게를 사용하여 정의할 수 있다. 일반적으로 '대형 위성'은 1000kg 이상의 위성을 지칭하고, '중형 위성' 500~1000kg의 위성을 지칭하며, '소형 위성'은 500kg 이하의 위성을 지칭한다. 또 국내에서는 100kg 이하급의 소형 위성을 '초소형 위성'이라고 지칭한다. 세계적으로 규격화된 단위인 '1U(10cm × 10cm × 10cm)' 부피의 플랫폼을 활용하는 '큐브위성(Cubesat)'도 있는데, 큐브위성은 12U 이하 부피까지의 위성을 지칭한다. Nanosat Database에서의 소형위성 분류 기준은 아래의 표와 같다.
| 분류 | 무게(kg) |
| Minisatellite | 100~500kg |
| Microsatellite | 10~100kg |
| Nanosatellite | 1~10kg |
| Picosatellite | 0.1~1kg |
| Femtosatellite | 0.01 ~ 0.1 |
| Attosatellite | 0.001 ~ 0.01 |
| Zeptosatellite | 0.0001 ~ 0.001 |
2. '소형 위성'은 플랫폼으로 진화중
그간 '소형 위성(Small Satellite)'은 무게와 수명의 한계로 인하여 '저 해상도 지구 관측', '저 해상도 우주 관측', '우주환경 실험' 등 제한적 임무를 수행하는 플랫폼으로 활용되었다. 특히 수 kg의 소형 위성 플랫폼인 '큐브위성(Cubesat)'은 인력양성과 교육 목적에 주로 활용되었다. 하지만 최근에는 우주를 다양한 서비스 창출의 공간으로 인식하고 서비스 플랫폼에 대한 새로운 요구가 증가하면서 '소형 위성(Small Satellite)'에 대한 관심이 증가하고 있다.
최근 위성 하드웨어 기술의 진보와 위성정보 활용 서비스의 발전에 따라, 적은 비용으로 제작할 수 있는 '소형 위성'이 주요 위성정보 제공 및 서비스 플랫폼으로 부상하였다. '소형 위성'은 '대형 위성'과 차별화된 기성 상용 부품을 적용하여 제작 단가를 낮추고, '위성 내 정보처리(On-Board Processing)'과 '군집(Constellation)' 운용을 통해 지상과 준 실시간 정보 송수신이 가능하다. 다수의 저궤도 소형 위성을 활용한 군집 운용은 단시간 내 재방문 관측이 가능하고, '미터급' 혹은 '서브미터급' 경량 광학 탑재체를 탑재하여 다양한 서비스를 창출할 수 있다. 또한 소형위성에서 수신된 위성정보에 AI 등 디지털 기술을 적용하여 '국방', '재난재해', '농업', '경재', '보험' 등 다양한 수요에 대응 가능하다.
'소형 위성'은 '중대형 위성' 차별화된 위성정보를 제공함으로써, 고부가가치를 창출할 수 있는 플랫폼으로 진화하고 있다. 소형 위성 제작 시장뿐만 아니라, 소형 위성에서 확보되는 위성정보 가공을 통한 정보의 판매 시장도 빠르게 성장하고 있다. 또한 중대형 위성과 차별화된 임무를 발굴함에 따라 소형 위성이 가진 경제성과 신속성이 장점으로 부각되고 있다. '중대형 위성'은 개발 기간이 길고 고비용이 소요되지만, '소형 위성'은 실패 리스크가 낮은 저비용이다.
2-1. 대량생산을 통해 리스크 저하를 추구
'대형 위성'은 '장기간 운용 요구 조건'과 '고해상도 카메라', '검출기', '정밀 자세제어', '대용량 전력'이 필요하므로, 고신뢰성이 요구되는 만큼 고도의 기술력이 요구된다. '부품의 신뢰성 확보'에는 우주환경에서의 기술검증이 완료되어야 하므로, 개발 시 고비용이 발생하고 국가 안보 이슈에 따라 국가 간 거래도 제어된다. 예컨대 '국제 무기 거래 규정(ITAR: International Traffic in Arms Regulations)'에 따라 미국은 자국 안보에 지대한 영향을 미칠 수 있는 적외선 검출기 등 핵심부품의 수출을 제한하고, 제3국의 발사체에 해당 부품을 적용한 탑재물의 발사를 금지한다.
반면, '소형 위성'은 고비용 고신뢰성 부품을 사용하는 '대형 위성'과 달리, 상대적으로 저비용 저신뢰성의 상용 부품을 사용하고 대량 생산을 통해 리스크 저하를 추구한다. '소형 위성'은 짧은 운용기관과 고도의 임무가 요구되지 않으므로, 상대적으로 낮은 신뢰도를 가진 저가 부품이 사용되며 대형 위성과 달리 글로벌 시장 내에서 부품의 거래가 원활하다. '상용 기성품(COTS: Commercial Off The Shelf)' 기반의 규격 부품이 소형 위성에 사용됨으로써 개발 시간이 단축되고 비용이 절감되는 장점이 있다. '소형 위성'은 초기 시장 진출에 대한 진입장벽이 낮아짐으로써, '우주개발 경험과 기술력이 부족한 국가(아르한티나 등 남아메리카 국가, 말레이시아 등 동남아시아 국가, UAE 등 중동아시아 국가)'나 스타트업이 쉽게 접근할 수 있는 분야로 주목되고 있다.
2-2. '군집 운용'을 통한 새로운 위성정보 서비스
또한 동일 위성체의 대량 생산이 이루어지면서 '군집 운용(Satellite Constellation)'이 용이해지고 대형 위성의 단점을 보완한 새로운 위성정보 서비스가 가능하다. 다수의 동일 위성체를 단일 궤도 혹은 다른 궤도에서 하나의 시스템처럼 운용한다. 다수의 동일 임무 위성체를 운용하면, 특정 지역의 준 실시간 관측과 전 지구 커버가 필요한 인터넷 통신에 최적화된 서비스를 제공할 수 있다. 또한 기존 대형 위성 대비 기술의 한계를 '군집 운용'에서 확보하는 정보의 차별성을 통해 극복하고, AI 등을 활용한 위성정보 서비스의 고도화로 고부가가치 창출 가능하다.
3. '소형 위성' 활용 분야
최근의 개발 추세에 따라 소형 위성 플랫폼의 활용 분야가 다변화되고, 특히 '지구 관측', '위성통신', '우주과학' 분야에 두드러진 진보가 나타나고 있다.
3-1. 지구 관측
탑재체의 소형화·경량화 기술이 발전하고, 소형 위성 탑재 카메라의 해상도가 점차 향상과 동시에 영상처리 기술이 진화함에 따라, '소형 위성'이 상업용 지구 관측 영상을 제공하는 주요 플랫폼으로 자리매김하였다. 미국 '3Harris'사는 초소형 위성에 탑재할 수 있는 해상도 0.5~1m급 경량 카메라를 판매하고, 'Planet Labs'는 소형 위성인 Skysat 위성이 확보한 최대 0.5m급 해상도의 지구 관측 영상을 상업화하고 고객에게 판매한다.
또한 대형 위성에 주로 탑재되는 '합성 개구 레이더(SAR: Synthetic Aperture Radar)'가 소형화되는 등 광학 외 파장대 관측에 필요한 기술력 향상으로 관측정보가 다양화되었다. 핀란드 소형 위성 제작 업체인 '아이스아이(ICEYE)'사는 자체 제작한 SAR 탑재체로 해상도 1m급 레이더 영상을 판매한다. 또 '초소형 다파장·초분광 카메라', '라이다 센서(Lidar Sensor)'도 세계 각지에서 개발 중이다.
'군집 운용(Satellite Constellation)' 시스템이 확보한 위성정보는 AI 기술 등을 활용하여 수요 맞춤형 위성정보로 변환되고 '국방', '기상', '자연재해', '농업' 등 수요 맞춤형 비즈니스 모델에 적용된다. 영상분석 기업인 'Orbital Insight'는 'Planet Labs'의 준 실시간 지구 관측 영상을 활용하여 '원유 보유량 분석', '쇼핑몰 재고 현황 분석', '주변 교통량 분석'을 통한 공장 생산량 및 물품의 '공급 사슬(Supply Chain)' 예측 정보를 제공한다.
| 개발업체 | Planet Labs | Blacksky | ICEYE | Spire Global |
| 보유 위성 | Dove 시리즈, Skysat 등 | Pathfinder-1, Pathfinder-2 | ICEYE-X1, ICEYE-X2 | LEMUR |
| 보유대수 (기) | 150 | 6 | 3 | ~90 |
| 제공 서비스 | 준 실시간 광학 지구 관측 영상 및 수요 맞춤형 영상 | 준 실시간 광학 지구 관측 영상 및 수요 맞춤형 정보 | 준 실시간 레이더 지구 관측 영상 | 선박, 날씨, 항공 정보 |
| 획득 정보 | 해상도 4.4m(Dove), 0.9m/2m (최대 0.5m, Skysat) 영상 | 해상도 ~1m 영상 | 해상도 0.4m~3m 영상 | AIS 신호, GNSS-RO 정보, ADS-B 신호 |
| 관측파장 | 광학 | 광학 | X-band | 전파 |
| 특징 | 재방문 시간 ~3.5h | 재방문 시간 1.5h | 재방문 시간 12~36h | 정보 업데이트 시간 각각 15분, 6시간, 5분 |
3-2. 인터넷 통신망
2018년부터 초고속인터넷을 전 세계 어디에서도 지역 제한 없이 사용할 수 있는 지구 저궤도 통신용 군집 운용 시스템이 구축 중이다. 다수의 위성으로 전 지구 면적을 커버할 수 있어, 지상 인터넷 서비스를 사용할 수 없는 지역에서 기존 서비스 가격으로 인터넷에 접속할 수 있는 장점이 있다. 수백 기에서 수만 기에 이르는 소형 위성을 쏘아 인터넷 통신용 군집 운용 시스템을 구축하는 비즈니스 모델이 실현되고 있으며, 서비스를 개시하였거나 서비스를 개시할 예정이다.
| 개발업체 | 서비스명 | 서비스 개시 | 구축 현황 |
| SpaceX | Starlink | 2020년 11월 | 최대 30000기까지 발사 예정 |
| OneWeb | OneWeb satellite constellation | 2021년 | 최대 48000기 발사 예정 |
| Amazon | 카이퍼 프로젝트(Project Kuiper) | 미정 | 3236기 위성 발사 예정 |
3-3. 우주환경시험
'소형 위성(Small Satellite)'은 우주 부품의 '우주환경시험'을 위한 플랫폼으로도 활용되고 있다. 우주 궤도상 실증이 필수 요건인 우주 부품의 기능 환경 검증을 위해, 비용 리스크가 낮은 소형 위성에 탑재하고 우주환경시험을 통해 신뢰도를 확보할 수 있다.
- SB50: 'SB50'은 전 세계 다양한 대학과 기관이 참여하여 제작한 총 36기의 초소형 위성을 2017년에 발사한 유럽의 대표 초소형 위성 개발 프로젝트이다.
- SSTP(Small Spacecraft Technology Program): 'NASA'의 'SSTP'은 소형위성 플랫폼을 활용하여 대형위성 등에 활용될 혁신기술을 검증하고 우주환경 시험을 통해 비용 절감 등 리스크 절감을 위해 '기업', '대학' 등에 지원하는 프로그램이다.
3-4. 우주과학 연구
최근에는 '소형위성'이 '우주과학 연구'에도 활용되고 있다. 소형위성에 적합한 우주과학 탑재체를 개발하여 '지구환경 관측', '전천 관측'을 수행하거나, 최근에는 지구궤도를 벗어나 '심우주탐사' 분야에도 적극적으로 활용하는 추세이다.
- MarCO-A, MarCO-B: 2018년 화성 탐사 로버 '인사이트(InSight)'와 함께 2기의 큐브위성 'MarCO-A', 'MarCO-B'이 발사되었고, 로버 착륙 시점에 지구와의 데이터 중계를 담당하는 임무를 성공적으로 수행하였다.
- 루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight): NASA는 달 극지대 얼음 관측을 위해 '루나 플래쉬라이트(Lunar Flashlight)' 미션을 시도하였다. '루나 플래시라이트'는 2022년 12월 11월에 일본 '아이 스페이스(ispace)'사의 '시리즈-1' 달 착륙선과 함께 '스페이스 X(Space X)'의 '팰컨 9(Falcon 9)' 로켓에 탑재돼 발사됐다. 근적외선 및 레이저 반사 장비를 탑재한 '루나 플래시라이트'는 '팰컨 9' 로켓에서 정상적으로 사출됐다. 이후 자체 추진기를 이용해 달의 수직 헤일로 궤도에 진입할 예정이었지만, 총 4기의 추진기 중 3기에서 이상이 발견되어 미션을 종료하였다.
- 캡스톤(CAPSTONE): NASA는 향후 건설될 Lunar Gateway의 달 궤도 안정성 검증을 위해 'Advance Space'사와 계약을 체결하고 12U급 큐브위성 '캡스톤(CAPSTONE)'을 2022년 6월 28일에 발사하였다.
4. '소형 위성' 산업 동향
소형 위성 산업의 '가치사슬(Value Chain)' 각 단계는 공공 재원이 주도하고 있는 기존 대형 위성 산업 대비 민간 재원에 의한 지배력이 점차 강화되고 있다. '제작', '발사', '통신', '위성정보 가공 및 서비스' 등 소형 위성의 전체 가치사슬에서 민간이 기술혁신을 주도하고 정부와 민간 대상으로 사업화를 통해 수익이 발생하고 있다. 특히 군집 위성 서비스가 증가함에 따라 소형 위성 발사 대수가 급격히 확대되고 있어 발사 서비스 등 관련 시장이 급팽창할 것으로 예상된다.
또한 '소형 위성'은 '대형 위성' 대비 '투자회수(ROI)' 기간이 짧고 개발 리스크가 낮은 장점으로 인하여, 대형 자본을 보유한 IT기업과 벤처캐피탈은 '발사', '개발', '운용', '서비스' 등 관련 분야에 투자를 확대하고 있다. '구글(Google)', '소프트뱅크 그룹(Softbank Group)' 등 IT 분야 선도업체는 '스타링크(Satrlink)'와 '원웹(OneWeb)' 서비스에 투자하고 차세대 인터넷 서비스를 선점을 시도하고 있다.
4-1. 기술의 표준화·상업화
소형 위성의 수명은 5년 이내로 임무 수행을 위해 지속적인 신규 위성 수요가 제기되므로, 이를 통해 위성체와 부품의 공급체계를 유지할 수 있다. 특히 큐브위성 산업이 위성체와 부품의 표준화·상업화에 힘입어 급격히 성장하였고, 중량급의 소형 위성 산업에서도 유사한 트렌드가 나타나고 있다. 전 세계적으로 표준화된 큐브위성의 크기는 '1U(10cm×10cm×10cm)'인 반면, 미국의 비영리단체인 '에어로스페이스 코퍼레이션(Aerospace Corporation)'에서는 소형 위성 크기의 단위로 '1LaunchU(45cm×45cm×60cm, 60~80kg)'를 제안하였다.
특히 큐브위성 관련 부품과 위성체는 단가를 낮추고 표준화된 크기의 '상용 기성품(COTS: Commercial Off The Shelf)' 형태로 생산할 수 있어, 스타트업 기업이 높은 시장 점유율을 차지하고 있다. '구조물', '열제어', '자세제어', '데이터처리', '추진', '통신', '전력', '탑재체' 등 기능 구현을 위해 큐브위성 제작 기업은 COTS 부품을 활용하고 저비용 생산체제를 구축하고 있다.
- 2005년 스타트업 기업으로 시작된 스웨덴과 영국 기반의 'AAC Clyde Space'사는 큐브위성과 부품 개발 및 제작 솔루션을 종합적으로 갖춘 기업이다. Spire Global사의 LEMUR 시리즈 제작사로서 2018년 소형 위성 대수 기준 세계 '시장점유율 1위(9.6%)'를 차지하였다.
- 덴마크 '올보르 대학교(Alborg University)' 대학 출신들이 주축이 되어 2007년에 설립한 '곰스페이스(GOMspace)'사는 2018년 기준 연 매출 약 187원을 달성하였다. GOMspace사는 미래 큐브위성 군집 위성 시스템의 시장 수요를 대비한 COTS 기반의 대량생산 설비를 구축하고 하루 1기 생산을 목표로 하고 있다.
4-2. '소형위성' 수요 확대
2010년대에 소형 위성의 목적은 주로 '기술검증'과 '지구 관측'이었지만, 2020년대에는 '통신'과 '지구 관측' 등 서비스 중심의 시장으로 재편이 되고 있다. '소형위성'은 저궤도 군집 위성 운용이 가져다주는 '짧은 관측 주기', '전 지구 커버리지', '낮은 통신 지연율(Low Latency)' 등의 장점에 힘입어 서비스의 부가가치가 매우 증가하고 있다. 위성정보 서비스 기업은 위성 보유업체로부터 영상 구매를 통해 시장 진입 비용을 절감하고, AI 등 디지털 기술혁신에 투자함으로써 서비스 고도화에 바탕을 둔 부가가치 창출에 집중하고 있다. 군집위성이 제공하는 대용량의 데이터 수신을 위해서는 시간과 비용에 한계가 있으므로, 관측정보를 '위성 내 정보처리(On-Board Processing)' 필요 정보만 지상에서 수신하는 방식이 나타났다.
소형 위성 수요가 확대되면서 소형 위성에 최적화된 발사 서비스 시장도 등장하였다. 소형 위성 발사는 발사체 여유 공간에 탑재하는 '피기백(Piggy-bag)' 방식 혹은 다개체 소형 위성의 '동반 탑재(Rideshare)' 방식이 주로 사용되며, 원하는 시점과 장소에서 발사가 제한된다. 이에 급증하는 소형 위성 발사 수요에 대응할 필요성이 생겼고, 대형발사체를 활용한 군집 위성 발사 서비스가 등장하였다. 그 결과, 500kg 미만의 탑재물을 지구 저궤도로 운송할 수 있는 '소형발사체'를 활용하여 발사 횟수가 증가하였다. 현재 전 세계의 많은 스타트업들이 소형 발사체를 개발 중이다. 'Rocket Lab'사의 Electron 발사체 기준 kg당 약 2.4~5만 달러 수준의 발사비용을 달성하였고, 앞으로도 시장확대 및 기술진보에 힘입어 발사 비용이 하락할 것으로 전망된다.
5. 한국의 '소형 위성'
한국의 경우, 우리별 시리즈 제작 경험을 바탕으로 '소형 위성' 기술을 확보하였다. 우리별 시리즈 이후, 'KAIST 인공위성연구소(SaTRec)'와 '쎼트렉아이(Satrec Initiative)' 사가 연구용과 상업용 소형 위성 개발을 주도하여 세계적으로 높은 경쟁력의 기술 수준을 보유하고 있다. 또한 활용 범위가 넓고 개발에 따른 리스크가 낮은 '큐브위성' 수요의 확대에 따라 산학연 참여기관 수가 증가하고 있다. 초기 투자 대비 높은 이익률이 기대되고, 다양한 수요를 발굴할 수 있는 장점을 앞세워, 큐브위성의 제작과 부품 개발에 참여하는 기업이 늘어나는 추세이다.
현재 국내에서 개발된 '소형 위성'은 '중대형 위성'과 임무가 차별화되어 있다. '중대형 위성' 위성은 한반도 대기·해양·지상 관측 등 주로 공공 임무를 수행하지만, '소형 위성'은 '과학임무 수행', '우주 부품 검증', '중급 해상도 지구 관측' 등을 위한 플랫폼으로 활용되고 있다. 아래의 표는 무게에 따른 국내 개발 위성을 구분한 것이다.
| 위성명 | 무게(kg) | 구분 | 주요임무 |
| 천리안위성 | 2500~3600 | 대형위성 | 기상·해양·환경 관측 |
| 다목적실용위성 | ~1500 | 대형위성 | 전천후 지구 관측 |
| 차세대중형위성 | 500 | 중형위성 | 지구관측 |
| 차세대소형위성 | 100~150 | 소형위성 | 핵심기술검증, 우주과학연구 |
5-1. 우리별 1호를 시작으로 '소형 위성' 기술 확보
한국은 한국 최초의 인공위성인 '우리별 1호'를 시작으로, 우주환경 검증과 우주과학을 목적으로 '소형 위성'이 개발되었다. 영국 '서리 대학교(University of Surrey)'와의 협업을 통해 1992년 KAIST는 우리별 1호를 성공적으로 개발하였고, 이후 KAIST 인공위성연구소가 주축이 되어 소형 위성 플랫폼을 확보하였다. 우리별 위성 제작 시 획득한 위성 체계 개발 경험을 토대로 독자 소형 위성 플랫폼을 확보하였고, 이후 과학기술위성과 차세대소형위성 플랫폼으로 확장하였다.
국내 소형 위성은 우리별 시리즈부터 다양한 부품과 기술 우주환경 검증을 수행하고, 중대형 위성에 적용될 부품의 사전 기술 시연 플랫폼으로도 활용된다. 과기부 우주핵심기술 개발사업 등에서 개발된 '별 추적기', '반작용 휠', '표준형 탑재 컴퓨터' 등 국산화를 목적으로 개발된 부품의 우주환경시험을 목적으로 '차세대 소형 위성'에 탑재되었다.
또한 한국은 '국내 우주과학 및 천문학 연구를 위한 전용 플랫폼 기술'과 '국제협력 바탕의 탑재체 개발을 통해 독자적 우주망원경 기술'을 확보하였다. '원자외선 우주망원경(2003)', '적외선 우주망원경(2013)', '근적외선 영광 분광 카메라(2018)' 등 소형 위성 주 임무 탑재체를 국제협력 및 국내 독자 기술로 성공적으로 개발 완료하였다.
또 최근 국내 연구기관과 기업을 중심으로 초소형 위성과 큐브위성 플랫폼 개발에 관심이 높아지면서, 위성 부품 기업과 신생기업의 시장 진출이 활발하게 진행되고 있으며 정부도 다양한 공공서비스에 큐브위성 활용을 준비하고 있다. 국내 기업은 '위성 구조물', '자세제어 모듈', '마이크로 추력기', '배터리', '송수신기' 등 위성 부품과 지구 관측 탑재체를 개발하고, 위성 제작뿐만 아니라 위성정보 활용을 통한 비즈니스 모델을 창출하고 있다. 정부는 활용도가 높은 큐브위성의 군집 운용 구축을 통해 '우주환경 감시', '준 실시간 지구 관측' 등 기존 대형위성과과 임무를 차별화하고 공공서비스에 활용하기 위한 연구를 진행하고 있다.
5-2. 한국 정부 주도 개발 소형 위성
아래의 표는 한국 정부 주도 개발 소형 위성을 표로 정리한 것이다. (제3차 우주개발진흥 기본계획 참고)
| 위성명 | 주요 임무 | 주요 탑재체 | 중량 | 운용현황 (발사일~운용 종료일) |
| 우리별 1호 | 위성 개발 인력양성 | 광학카메라(해상도 400m/4km), 우주방사선 측정기, 우리말 방송 통신기 | 49kg | (1992.8~2004.8) 임무 종료(1996.12) |
| 우리별 2호 | 위성 개발 인력양성 | 광학카메라(해상도 200m/2km), 저에너지 우주입자검출기, 적외선 감지기 실험 장치 | 48kg | (1993.9~2002.10) 임무 종료(1997.12) |
| 우리별 3호 | 지구 관측 기술개발 | 광학카메라(해상도 15m), 방사능 영향 측정기, 고에너지 입자 검출기, 정밀 지구 자기장 측정기, 전자온도 측정기 | 110kg | (1999.5~2002.12) 임무 종료(2001.4) |
| 과학기술위성 1호 | 원자외선 우주 관측, 우주 환경 연구 | 원자외선 우주망원경, 우주물리 탑재체 | 106kg | (2003.9~2009.5) 임무 종료(2006.5) |
| 과학기술위성 2호 |
나로호 검증, 대기 환경 연구 | 마이크로파 라디오미터, 레이저 반사경 | 100kg | 2A: 궤도진입실패(2009.8) |
| 2B: 발사실패(2010.6) | ||||
| 과학기술위성 3호 | 근적외선 우주 관측·지구 관측 | 적외선 카메라, 초소형 영광 분광 카메라 | 170kg | (2013.11~) 임무 종료(2015.11) |
| 나로과학위성 | 나로호 검증, 국내 기술 검증 | 이온층 관측 센서, 우주 방사선 영향 센서, 펨토초 레이저 발진기, 레이저 반사경, 적외선 영상 센서 | 100kg | (2013.1~2014.4) 임무 종료(2014.1) |
| 차세대소형위성 1호 | 별 기원 연구, 우주폭풍 연구, 핵심기술 검증 | 근적외선 영상 분광기, 우주폭풍 관측 탑재체 | 107kg | (2018.12~) 임무수행 중 |
| 차세대소형위성 2호 | 소형 SAR 개발, 핵심기술 검증, 우주 방사능 연구 | X-밴드 소형 영상레이더, 근지구 우주방사선 관측기 | 150kg | (2023.5~) |
5-3. 한국의 '소형위성' 산업 동향
한국의 국내 소형 위성 산업은 '정부 중심의 국가 수요 대응 생태계'와 '기업 중심의 해외 수출 생태계'로 구분할 수 있다.
- 정부 중심의 국가 수요 대응 생태계: 정부 수요를 기반으로 개발되는 '차세대 소형 위성'과 '초소형 군집 위성'은 KAIST 인공위성 연구소가 개발을 주관하고 탑재체와 붚무은 출연연구소와 기업이 납품하고 있다. 2023년에 발사된 '차세대 소형 위성 2호'에 탑재된 소형 'X-band 영상 레이더'와 '근지구 우주방사선 관측기(NNIS: Near-infrared Imaging Spectrometer for Star formation history)'는 '인공위성연구소'와 '한국천문연구원'이 제작하였고, 우주핵심기술개발 사업에서 개발된 총 4개의 기술검증 부품은 산업기술대학교 등 교육기관과 '두시텍'사 등의 기업이 제작하였다.
- 기업 중심의 해외 수출 생태계: 우리별 시리즈 위성 개발 경험을 토대로 설립된 '쎄트렉아이(Satreci)'사는 전 세계 소형 위성 시장에서 경쟁력을 갖춘 기업으로 성장하였다. '쎄트렉아이'사는 '다양한 소형 위성 플랫폼', '광학 탑재체', '지상국' 등 독자 소형 위성 제작·운용 솔루션을 보유하고, '말레이시아', 'UAE', '스페인' 등지에 해상도 1m급 상업용 지구 관측 소형 위성을 성공적으로 수출하였다.
5-4. 큐브위성 분야에 다수의 기업이 진출
큐브위성 시장의 초기 진입장벽이 낮은 장점을 활용하여, 최근 정부 R&D 지원 및 자체 투자를 통해 '소형 위성' 산업에 다수의 기업이 진출하고 있다.
큐브위성 개발은 그간 대학 인력 양성을 위해 정부 R&D 중심으로 추진되었으나, 최근에는 플랫폼 수요 증가와 기업의 참여 확대 기조에 힘입어 독립된 생태계가 형성되고 있다. 우주과학 등 큐브위성 플랫폼의 정부 수요가 늘어나고 우주개발 사업에 기업의 참여를 확대하는 정부 기조에 힘입어 기존 우주개발 사업에 참여한 기업이 '큐브위성' 시장에 신규로 진입하였다. 정부 R&D 위성 개발사업에 부품 공급 역량을 갖춘 '져스텍', '솔탑', '센서피아' 등 중소기업이 큐브위성 개발사업에 참여하거나 독자적 기술개발을 추진하고 있다.
또한 정부 R&D 수행을 통해 경험을 축적한 인력들이 큐브위성 제작 및 관련 기업을 설립하고 공공수요 사업에 참여하고 있다. 큐브위성 경연 대회 참여 경험을 토대로 설립된 큐브위성 개발업체인 '나라 스페이스'사는 다양한 국내 출연기관 및 지자치 사업에 참여 중이다.
- 페리지 에어로스페이스(Perigee Aerospace): '페리지 에어로스페이스'사는 한국 최초의 소형 발사체 개발 기업이다. '페리이 에어로스페이스'사는 40kg급 탑재체를 지구 저궤도에 실어 나르는 발사체를 개발 중이며, '이노스페이스'사가 후발 주자로 합류하였다. '벤처캐피탈' 등 국내 민간 재원으로 개발되는 '페리지우주항공'사의 Blue Whale 발사체는 저비용 발사비 달성을 추구한다. 2021년에 민간 우주발사체 'Blue Whale 0.1(BW-0.1)'을 3회에 걸쳐 성공적으로 발사한 이력이 있다.
- 이노스페이스(INNOSPACE): '이노스페이스'사는 하이브리드 로켓 엔진을 이용하는 'ICARUS' 발사체를 탑재중량에 따라 구분하여 개발 중이다.
6. '소형 위성' 정책 동향
'소형위성'의 높은 활용도와 관련 시장의 성장 잠재력을 고려하여, 각국의 정부는 적극적인 생태계 조성과 서비스의 소비자 역할을 수행하고 있다. 특히 우주개발 선진국은 소형 위성 시장의 높은 잠재력을 확인하고, 자국 기업의 성공적인 시장 진출과 시장 점유율 확대를 위해 다양한 산업화 정책을 수립하고 있다.
6-1. '미국'의 정책 동향
'미국'은 민간의 기술혁신을 통한 우주산업 진흥 정책을 가장 적극적으로 추진하는 국가로, 이러한 기조는 소형 위성 분야에서도 나타나고 있다. 정부가 직접 소형 위성을 개발하기보다는, 지속 가능한 산업 생태계 유지를 위해 민간의 핵심기술 개발 지원과 소형 위성 서비스의 수요자 역할을 자처하고 있다. 미국 '방위고등 연구 계획국(DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency)'은 소형 위성과 소형 발사체를 국방 분야에 활용하기 위해 'Vector Space', 'Viasat' 등 기업을 선정하고 우주환경에서의 기술검증을 지원하고 있다. 미국 '해양 대기청(NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration)'은 'Spire Global'사가 보유한 'GPS-RO(Global Positioning System Radio Occultation)' 데이터와 상업용 위성에서 기상 데이터를 확보하여, 기존 대형 위성 임무를 대체하려는 시도를 추진하고 있다.
미 행정부는 자국의 소형 위성 산업의 경쟁력을 키우기 위해, 소형 위성과 관련된 거래 규정을 '국제 무기 거래 규정(ITAR: (International Traffic in Arms Regulations)'에서 '수출관리 규정(EAR: Export Administration Regulations)'으로 완화하였다. 규제완화를 통해 국방 임무를 목적으로 개발된 부품을 제외한 소형 위성 부품은 제3국에 수출을 허용하고, 구경 50cm 이하의 카메라로 촬영한 지구 관측 영상 판매도 가능하다.
6-2. '유럽'의 정책 동향
'유럽'은 권역 내 기업과 대학 등에서 수행하는 소형 위성 연구개발을 민간 자본 유도를 통해 지원하고 소형 위성 생태계 구축에 초점을 맞추고 있다. '유럽우주국(ESA: European Space Agency)'은 혁신적인 우주 부품 개발과 우주환경 실험을 지원하는 'ARTES Pioneer' 프로그램을 통해 스타트업 기업이 '우주 임무 공급자(Space Mission Provider)' 역할을 담당하도록 지원하고 있다. '우주 임무 공급자(Space Mission Provider)'란 위성 제작부터 위성 정보 제공에 이르는 모든 서비스를 제공하는 기업으로서, 타 기업 등이 보유한 기술을 개량하여 비용을 효율적으로 절감하고 고객 니즈에 부합하는 서비스를 제공한다. 'ARTES Pioneer' 프로그램을 통해 큐브위성 개발에 성공한 영국의 'Open Cosmos'사는 '유럽우주국(ESA)'과 영국이 추진하는 '지구 관측 군집 위성 프로그램(MANTIS: Multi-purpose Advanced Near-Earth Testbed In-orbit Services)', 스페인 기업 '사텔리오(Sateliot)'사가 구축 중인 통신 군집 위성 개발에 성공적으로 참여하였다.
- 영국: 영국은 2010년대부터 우주산업 진흥을 적극적으로 추진하였고, '브렉시트(Brexit)'의 영향으로 유럽 연합 자산 활용이 제한되는 상황을 대비하여 소형 위성을 적극적으로 활용하고 있다. 우주 수송을 준비하는 '버진 오빗(Virgin Orbit)'사가 활용할 우주공항을 구축하고, 브렉시트 이후 유럽 연합 자산 활용이 제한되는 상황을 'OneWeb'사 인수 등을 통해 해결하고자 하고 있다.
- 프랑스: '프랑스 국립 우주 연구 센터(CNES: Centre National d'Etudes Spatiales)'은 2018년에 민간 벤처캐피털 재원 'CosmiCapital'을 활용하여 소형 위성 시장에 진입하는 자국 기원을 지원하였다.
6-3. '일본'의 정책 동향
일본은 소형 위성의 활용 분야로 군사 및 정찰 활동에 주목하고, '2015 우주기본계획'에서 소형 위성을 '우주 안전 보장' 또는 '우주 부품 실증'에 활용하도록 명시하였다. 일본은 '2015 우주기본계획'에 'OPS(Operationally Responsive Space)'형 소형 위성 연구를 착수하고 2030년 이후까지 장기간 추진할 예정임을 밝혔다. 'OPS(Operationally Responsive Space)'란 미국 국방부에서 제시한 개념으로, 소요 발생 시 위성을 즉각 설계하여 발사하는 체계를 말한다. 또 ORS형 소형 위성과는 별개로 '단기발사위성'의 실증연구가 2016년에 착수되었다. '단기발사형위성'은 중량 100kg 이내, 분해능 1m 이하의 광학위성으로, 개발부터 발사까지 2~3개월 내 완료를 목표로 한다.
또한 2018년에는 '우주 벤처 육성을 위한 새로운 지원 패키지'를 발표하며, 민간주도의 우주산업 성장을 위한 기틀을 마련하였다. 또 2020년에는 우주기본계획 개정을 통해 강대국과 동등한 경쟁력 확보를 추진하고 있다. 2020년 6월 30일에 개정된 '2020 우주기본계획'에서는 일본 내 우주산업 규모를 1조 2천억 엔에서 2030년 초까지 2배까지 확대를 목표로 하였다.
6-4. '한국'의 정책 동향
한국 정부는 우주핵심기술 검증과 우주과학 연구를 위한 '차세대 소형 위성' 개발 사업을 지속적으로 추진하고 있다. 차세대 소형 위성을 '우주과학'과 '우주핵심기술검증' 목적에 따라 구분하고, 본체의 소형화와 표준화를 통해 개발비용과 시간 단축을 목표로 하고 있다. 아울러 초소형 위성 경연 대회 등을 통해 인력 양성을 위한 교육용 플랫폼으로서 초소형 위성을 적극 활용하고 있다. 대학생과 대학원생의 큐브위성 경연 대회 참여를 통해 위성 시스템 개발 전 주기를 경험하고 향후 우주 전문 인력으로 성장하도록 지원하고 있다.
한국 정부는 우주환경 감시와 더불어 재난재해 대비 등 공공 임무 달성을 위한 소형 군집 위성 활용 계획을 수립하고, 미래에 확보할 선도기술로서 '대규모 소형 위성 편대비행을 이용한 서비스 기술'을 선정하였다. 더불어 국가전략정보 획득 서비스 제공에 중대형 위성의 고해상도 관측정보와 수형 군집 위성의 준 실시간 고빈도 관측정보 간 융합 활용 계획을 제시하였다.
또한 한국 정부는 우주 분야 국내 민간 기업 역량 강화를 위해 기업 주도 위성 개발 체계 구축에 경쟁형 R&D를 도입하는 등 다양한 기업 지원 정책을 추진하고 있다. 위성 플랫폼에 따른 기업 지원정책을 구분하고 '초소형 위성', '큐브위성' 산업 육성을 위해 중소기업과 스타트업 기업을 대상으로 R&D 도입 방안을 제시하였다. 정부는 '경쟁형 R&D' 추진이 기업의 기술력을 강화하고 확보된 기술을 바탕으로 공공·민간 수요 대응과 기업 자체 기술혁신의 선순환 체계를 구축할 것으로 기대하고 있다.
정부 주도의 우주분야 사업을 기업이 주관하는 기조에 맞춰, 소형 위성 개발 및 관련 분야에서도 점진적으로 국내 기업 역할을 확대를 추진하고 있다. 정부는 소형 위성 시장의 진입장벽을 낮추고 현 국내 여건에서도 기업이 체계 개발 역량과 시장 경쟁력을 확보하는 지원방안을 마련하였다. 2018년 12월, '대한민국 우주산업화 전략'에서는 '차세대 소형 위성 3호' 개발부터 KAIST 인공위성연구소는 탑재체와 핵심기술 개발에 주력하고, 본체 및 체계 개발은 국내 기업이 주관하되 필요시 출연연구소가 기술적 지원을 뒷받침하는 체계로 변경을 예고하였다.