공사생도들이 발사한 위성… 한반도 상공 난다

미국 본토서 초소형 위성 ‘카파샛’ 발사 성공
이달부터 하루 2번 한반도 지날 때 통신연결

옛 소련은 1967년에 인공위성 스푸트니크(Sputnik)를 쏴 올렸다. 세계 최초였다. 미국은 패닉에 빠졌다. 냉전 시기 대립하던 양국 간 힘의 균형이 소련으로 기우는 것 아니냐는 공포감이 퍼져갔다. 당시 드와이트 아이젠하워 미국 대통령은 이듬해에 항공우주국(NASA) 출범을 지시했다. NASA 출범은 ‘아폴로 프로젝트’로 이어졌다. 아폴로는 1969년부터 1972년까지 여섯 차례에 걸쳐 달에 인간을 보냈다. 이후 50여개국 이상에서 관측 위성, 통신 위성, 탐사 위성, 군사 위성, 과학 위성을 쐈다. 바야흐로 우주 시대가 열렸다. 우리 공군도 우주에 대응하기 위해 공군사관학교(공사) 생도들을 대상으로 올해부터 새로운 교육과정을 추가했다. 졸업 후 임관과 동시에 항공우주 분야에 바로 투입할 수 있도록 이론 교육과 실습이 병행된다. 지난달 18일 우주학에 빠져있는 사관학교 생도들을 만났다.

지상국에서 궤도 정보를 포함한 명령을 보내면 카파샛이 명령을 받아들여 궤도 정보를 최신화하는 등 양방향 교신이 진행되고 있다. (사진제공=공군사관학교)

학기 초였지만 학교 내부는 모두 조용했다. 학생들이 수업 중인 단재관 건물에 들어갔다. 공사내 일부 건물은 독립운동가의 이름을 붙였다. 단재관은 신채호 선생의 호다. 쉬는 시간인지 공사 생도들이 복도에서 웅성거렸다. 북한이 이날 아침에 발사한 단거리 탄도미사일 때문이었다. 대화는 일반 대학생과 달랐다. 학생들의 대화는 탄도미사일과 위성발사체의 차이점을 이야기하고 있었다.

사관학교 입학 때부터 우주 관련 학습

2학년 생도들이 수업하는 것을 지켜봤다. 창의공학설계 실습시간. 생도복을 입은 학생들은 혹시라도 놓칠까 봐 교수의 말에 집중했다. 교수는 전투기 디자인·설계에 필요한 요소를 설명했다. 이들은 올해 안에 팀을 이뤄 무인기를 직접 설계하고 만들어 띄워야 한다. 모두 학점에 포함된다. 강의실 한쪽에는 학생들이 만들고 있는 무인기가 눈에 들어왔다. 미 공군이 운용하는 B-52 스텔스 전략폭격기와 똑같이 생긴 무인기도 보였다. 아이디어가 제각각이다 보니 모형도 모두 달랐다. 설계를 마치면 자체 보유한 3D 프린터로 부품을 직접 만든다.

공사에 설치된 중형 아음속 풍동실험실(ROKAFA Subsonic Wind Tunnel Laboratory)을 활용해 6세대 전투기와 무인 비행체 연구 개발과 설계 실습도 진행한다. 항공공학과 전공 생도들의 항공공학 실험도 이 실험실에서 이뤄진다. 풍동실험실은 초음속 비행 때 나타나는 충격파 현상을 직접 관찰하고 실험하는 장소다. 미국의 스버드럽사가 설계 시공을 맡았다. 전투기 공력 특성, 프로펠러 추력 시험, 무장 분리 실험 등을 할 수 있다. 규모는 F-16 전투기의 1/5 축소모형 실험이 가능한 가로 65m, 세로 23m, 높이 12m에 이른다.

2학년 학생들은 무인기뿐만 아니라 캔 위성도 만든다. 캔만 한 크기의 위성으로 무인기로 지상 200m 상공에서 낙하산으로 투하한 뒤 지상과 교신을 한다. 위성의 개념을 이해시키기 위함이다. 복도에는 카이스트(KAIST)에서 해마다 진행하는 ‘캔 위성 경연대회’에서 우승한 작품들도 진열되어 있었다.

공사 관계자는 “수십 년간 반복돼 시대에 뒤떨어진 낡은 커리큘럼으론 군에 필요한 우수 인재를 양성하는 데 한계가 있다. 달라진 미래전 양상에 대응할 역량 있는 지휘관을 키울 수 없다는 판단에 따라 교육체계 개선에 팔을 걷어붙이고 나섰다”고 말했다.

카파샛은 작년 11월 12일 미국 캘리포니아 밴덴버그 우주군 기지에서 스페이스X의 ‘팰컨9’ 로켓에 실려 발사됐다.(사진제공=공군사관학교)

공사와 카이스트는 지난 2013년부터 5년간 개발에 도전한 끝에 초소형 위성인 ‘K2SAT’를 만들었다. 2018년 12월 미국 밴덴버그 공군기지에서 스페이스X의 ‘팰컨 9’(Falcon 9)에 의해 발사됐다. 결과는 실패였다. 발사 지연으로 전력이 손실됐고, 교신은 되지 않았다. 공사는 재도전했다. 지구의 영상을 찍어 지상국과 교신을 할 수 있는 초소형 위성 ‘카파샛’(KAFASAT)을 만들었다. 카파샛은 공군사관학교(Korea Air Force Academy)와 위성(Satellite)의 영문 머리글자 합성어로. 교육용 초소형 위성 프로젝트의 이름이다. 카파샛은 2020년 당시 4학년이던 공사 69기 생도들이 설계를 시작했고, 이듬해 70기가 시험평가용 모델을 제작했다. 71기는 실제 우주 비행용 모델을 만들었고, 72기가 최종 모델을 조립했다. 카파샛은 작년 11월 12일 미국 캘리포니아 밴덴버그 우주군 기지에서 스페이스X의 ‘팰컨9’ 로켓에 실려 발사됐다.

공사 관계자는 “카파샛 위성을 보여주겠다”며 4층 지상국으로 기자를 안내했다. 지상국안에 들어가 영상 수신을 실시간으로 전송받는 모니터를 보니 세계 지도에 굵은 선이 위아래로 표기됐다. 위성의 궤도다. 위성은 위도 60도, 경도 30도 지점에서 조금씩 움직여 남미로 향했다. 고도 약 550㎞에 떠 있는 카파샛은 지구 한 바퀴를 도는 데 약 95분이 소요된다. 하루 2번 한반도 상공에 진입하면 공사 지상국과 정상적인 교신이 이뤄진다.

항공우주·사이버·AI 등 첨단 학과 신설

지상국에서 궤도 정보를 포함한 명령을 보내면 카파샛이 명령을 받아들여 궤도 정보를 최신화하는 등 양방향 교신이 진행되고 있다. 4월부터는 이 위성을 이용해 전 생도들에게 위성 운용과 위성통신을 직접 수행하게 할 예정이다. 공사는 오는 2027년 발사를 목표로 ‘카파샛-2’ 개념 설계에 착수할 계획이다. 이달부터 4학년 항공우주공학과의 우주 분야 전공생도 30명이 투입돼 시작한다.

김종범 항공우주공학 학과장(중령)은 “무인기와 위성시스템을 설계하고 제작하는 전 과정에 참여하는 현장 교육을 진행한다”며 “무인기 연구 프로젝트를 위해 전공 교수 연구과제에 생도가 연구원으로 참여할 수도 있다”고 말했다.

공사는 앞으로 항공우주과학 교육 지원용 ‘스마트 팩토리’를 6월까지 구축해 생도 교육에 활용할 계획이다. 3D 프린터와 정밀가공 기계공작실, 인공위성 조립 및 시험을 위한 클린룸 등이 한 곳에 구축된다. 이곳은 첨단 무인기와 위성 개발 등에 사용될 교육 시설이다. 생도들의 창의·융합적 아이디어를 실현하는 첨단 공간 역할을 할 것으로 기대된다. 필수 교과목으로 ‘국방무기체계연구’를 신설했고, 현재 컴퓨터과학과를 ‘컴퓨터·사이버과학과’로 변경했다. 인공지능(AI) 전문교육 강화를 위해 ‘인공지능학과’도 신설했다. 이를 통해 "생도들이 타군·우방국·적군·미래무기체계를 공부하고 AI 분야 전문성을 갖도록 할 것"이라고 공사 측은 설명했다.

양낙규 군사전문기자 if@asiae.co.kr