스페이스앤빈 SD-1Sat, 누리호 5차 발사로 ‘COTS 우주실증’ 도전

[IT동아 남시현 기자] 우주항공청이 지난 8월27일 제 1회 발사관리위원회를 개최하고 누리호 5차 발사 예정일을 2026년 10월 7일로 확정했다. 세부 발사 시간은 수요일 당일 12시 23분에서 13시 23분 사이에 결정되며 기상 및 우주 환경에 따라 10월 8일에서 14일로 변경될 수 있다. 5차 발사는 초소형 군집위성(네온샛) 5기를 주탑재 위성, 국내 기업 및 대학, 연구 기관에서 제작한 큐브 위성 10기를 부 탑재위성으로 하며 처음으로 궤도에 순차 투입하는 군집위성 발사 임무에 도전한다.

한국형발사체 고도화 사업은 지난 2022년부터 오는 28년까지 사업비 총 7968억 원을 투입해 한국형 발사체의 반복발사 및 민간 기술이전을 통해 발사체 신뢰성을 제고하고 국내 발사체 산업 생태계를 육성시키기 위해 진행된다. 앞서 네 차례 발사 중 1차와 2차는 한국형발사체개량사업으로 진행됐으며, 3차 및 4차는 한국형발사체고도화사업으로 진행됐다.

4차 발사와 5차 발사의 가장 큰 차이점은 탑재체 변경에 따른 설계 변경이다. 앞서 4차 발사에서는 516kg의 차세대 중형위성 3호와 12기의 부탑재위성, 위성사출장치 및 어댑터를 포함해 위성부 중량이 총 960kg이었다. 5차 발사는 5개의 초소형 군집위성 약 500kg과 부탑재 위성 10기, 위성사출장치 및 어댑터를 포함해 총 1071kg에 도전한다. 또한 주탑재위성 분리 시 충격을 줄이기 위해 새로운 저충격 위성분리장치가 탑재됐고, ISS 등 유인 우주선과 단순 최근접 거리 뿐만 아니라 상대 비행 방향과 궤도 예측 오차를 반영한 충돌확률까지 고려해 발사 가능 여부를 판단한다.

현재 고흥 나로우주센터에서는 누리호 단간 조립과 화약류 장착 등 발사체 총조립 작업이 진행 중이며, 오는 9월 말 완료를 목표로 하고 있다. 초소형군집위성은 지난 8월 24일 입고되어 탑재 전 위성 기능을 점검했으며, 지난 9월 14일 누리호 상단에 탑재된 상황이다. 이후 10월 5일까지 발사체 최종 점검이 이뤄지고 이상이 없을 경우 10월 6일 발사대로 이동한 뒤 10월 7일에 발사된다.

지구관측용 군집위성 구축, 스타트업 기술 실증까지 시도

주탑재 위성인 초소형 군집위성 2~6호는 한국과학기술원 인공위성연구소에서 개발했으며, 임무 수명은 3년이다. 주탑재위성은 한 기당 무게가 100kg 미만인 위성이며 5차 발사에서 5기, 6차 발사에서 5기를 올려 총 10개 위성의 군집을 완성한다. 향후 완성된 군집 위성은 한반도를 하루 3회 이상 촬영하며 같은 지점을 24시간 내에 다시 촬영할 수 있게 된다. 주탑재위성은 이륙 약 810초 후 분리를 시작해 35-40초 간격으로 사출되고, 이후 10초 간격으로 2기씩 부탑재 위성이 사출된다.

부탑재위성은 대학교, 지방자치단체, 국내 기업 등 10개 연구개발기관이 개발한 큐브위성 10기로 구성된다. 이들 위성은 우주환경에서 국산 소자의 부품과 성능을 검증하고, 저궤도 우주 환경 조사나 제주도 해양쓰레기 해류 감시, 미세먼지 동향 및 발생 원인 분석 등 공공 활용 목적 임무를 수행한다. 위성은 ▲오앤비스페이스 슬래지 ▲한국과학기술원 지비샛 ▲쿼터니언 퍼샛 02 ▲무인탐사연구소 율리시스 ▲스페이스앤빈 에스디원샛 ▲한국항공우주연구원 국산소자부품 우주검증 플랫폼 2호 ▲대전광역시 대전샛-1호 ▲스페이스린텍 비-1012 ▲코스모웍스 잭-007 ▲조선대학교 시피샛까지 총 10개다.

부탑재위성들은 각기 다른 임무를 맡지만, 공통적으로 실제 우주 환경에서 국내 기술과 부품의 성능을 검증한다는 데 의미가 있다. 이 가운데 스페이스앤빈의 ‘에스디원셋(SD-1Sat)’은 우주 방사선 환경에서 국산 전자부품과 관련 기술의 신뢰성을 확인하기 위한 실증 위성이다. 지상에서는 재현하기 어려운 저궤도 우주 환경에 직접 장기간 노출시킨 뒤 부품의 동작 특성과 변화를 확인하는 것이 핵심 임무다.

민간 우주항공 시대의 ‘가성비’ 해결사로 나선 스페이스앤빈

최근 우주산업의 무게중심은 소수의 초고가 위성에서 저궤도(LEO)에 수백, 수천 기를 배치하는 군집위성 방식으로 빠르게 이동하고 있다. 이 흐름에서 각 위성에 수십억 원을 넘는 우주급 부품을 사용하는 것은 경제적 부담이 너무 크기 때문에 지상에서 검증된 상용 기성 부품(COTS, Commercial Off-The-Shelf)을 우주에서 그대로 활용하는 방안이 연구되고 있다. 스페이스앤빈은 방사선·전자파·열·진동을 함께 차단하는 통합 보호 인클로저를 개발 중이며 값은 비싸지만 성능은 부족한 우주급 부품을 COTS로 대체하는 방안을 제시함으로써 향후 저비용 군집위성 시장에서 부품 조달 구조 자체를 바꾸려 하고 있다.

이번에 발사되는 에스디원셋은 크기 3U(100x100x340.5mm)에 무게 4.1kg의 큐브 위성이며 발사 후 6개월에서 1년 간 태양동기궤도(SSO)를 돌 예정이다. 개발 목적은 우주방사선 데이터 수집 및 지상 상용 장비(COTS)의 우주 실증이며, 주요 임무는 2종의 우주방사선 차폐 소재가 적용된 저전력 측정기를 통해 남대서양 이상 지대(SAA) 우주방사선 데이터를 수집 및 비교하는 것이다. 즉 고가의 우주용 반도체 및 하드웨어가 아닌 차폐제 처리된 일반 상용 하드웨어를 우주 환경에서 운용하고, 위성이 받은 방사선량과 각 장비의 동작 상태를 함께 기록하며 성능을 확인한다.

하드웨어는 상용 엣지 AI 및 사물인터넷(IoT) 통신 장비, 광학 카메라 등에 방사선, 전자파, 열, 진동을 보호하는 통합 보호 인클로저에 탑재된다. 해당 정보는 앞서 2025년 3월 한국원자력연구원에서 양성자 빔 시험 결과를 통해 지상에서 사전 검증했고, 이번 발사를 통해 실제 우주궤도에 성능을 검증한다. 에스디원셋이 궤도에 안착하면 이후 초기 교신 수행과 단계별 탑재체 기능을 검증한 뒤 남대서양 지대의 방사선 지도 구축에 나선다.

스페이스앤빈은 올해 초 국제우주정거장(ISS)에도 차폐재를 적용해 우주 환경 실증을 위한 준비를 진행한 바 있다. 이번 SD-1Sat 발사에서는 한 단계 나아가 소재를 넘어 통합 보호 인클로저 제품 자체를 실궤도에 적용함으로써 실증 범위를 넓히는 것이다. 우주 시장 진출을 위해서는 실제 발사 및 운용 이력이 있어야 신뢰도를 확보할 수 있으며, 이번 발사를 통해 축적한 실측 데이터는 스페이스앤빈의 기술 자산이자 향후 고객사 임무·환경에 맞춘 보호 설루션을 설계하는 근거로 활용될 예정이다.

민경령 스페이스앤빈 대표는 “누리호 5차 발사를 통한 실제 우주 환경 실증을 통해 상용 부품의 우주 적용 가능성을 실제 데이터로 확인하고, 향후 저비용 큐브위성 및 탑재체의 국산화·상용화에 기여할 계획"이라며 "민간 주도 우주개발 시장에서 차세대 저궤도 군집위성 솔루션과 통합 보호 솔루션의 글로벌 공급 기반을 선점해 나가겠다"고 밝혔다. 이어 "이번 SD-1Sat 발사를 시작으로 2027년부터 매년 자체 검증위성을 지속 발사해 우주 실증 데이터를 축적하고, 이를 통해 통합 보호 인클로저의 신뢰성을 지속적으로 고도화해 나갈 계획"이라고 덧붙였다.

10월 7일 발사 예정··· 뉴스페이스 시장 위한 도전

누리호 5차 발사의 의미는 단순히 위성 15기를 궤도에 올리는 데 그치지 않는다. 초소형 군집위성의 순차 분리와 운용을 통해 향후 다수 위성을 동시에 활용하는 군집위성 체계를 검증하고, 부탑재위성을 통해 국내 기업과 대학, 연구기관이 개발한 부품과 소재, 탑재체를 실제 우주 환경에서 시험하는 실증 기회도 함께 제공한다.

특히 에스디원셋처럼 상용 부품에 국내 기술을 적용해 우주 환경에서 성능을 검증하는 시도는 국내 우주산업의 진입 비용을 낮추고, 국산 우주 부품과 소재의 실제 운용 이력을 확보한다는 점에서도 의미가 있다. 누리호 고도화 사업이 반복 발사를 통한 발사체 신뢰성 확보를 넘어 민간 기업의 기술 검증과 사업화 기회를 제공하는 기반으로 자리 잡을 수 있을지 이번 5차 발사가 중요한 시험대가 될 전망이다. 스페이스앤빈은 이번 발사를 첫 시작점으로, 2027년부터 자체 검증위성을 매년 지속 발사해 우주 실증 데이터를 꾸준히 축적해 나간다는 방침이다.

IT동아 남시현 기자 (sh@itdonga.com)