[누리호 4차 발사]추력기 없이 도킹하고, 우주에서 의약 만든다

누리호 4차 탑재 13기 위성 공개…서울대·스페이스린텍·우주로테크가 보여줄 미래 우주기술

한국이 독자 개발한 위성을 통한 정밀 지상관측, 추력기 없는 편대비행, 우주 단백질 제조, 위성의 자율 폐기 기술 등 한국 우주기술의 미래를 보여주는 실험들이 누리호 4차 발사에서 동시에 시험된다.

오는 27일 새벽 누리호 4차 발사에 실릴 주탑재 위성 1기와 부탑재 위성 12기 등 총 13기의 위성이 지난 14일 언론 설명회를 통해 공개됐다.

전남 고흥에 위치한 한국항공우주연구원 나로우주센터 위성시험동에서 연구원들이 누리호 3단에 장착된 '차세대 중형위성 3호'와 큐브위성 사출관 최종 점검 작업을 수행하고 있다. 한국항공우주연구원 제공

우선 이번 발사의 핵심으로 주탑재 위성인 '차세대 중형위성'을 주목할 필요가 있다. 한국이 독자 개발한 이 위성은 향후 국가의 정밀 지상관측 체계를 떠받칠 중추 플랫폼으로, 국토·환경·재난 대응을 위한 고해상도 영상 확보를 목표로 한다.

기존 다목적실용위성 체계를 이어가는 차세대 시리즈로서, 향상된 광학 해상도와 영상 처리 능력을 통해 산불·홍수·적조 등 다양한 공공서비스에 필요한 핵심 자료를 제공하게 된다.

우주항공청과 한국항공우주연구원 관계자들은 "차세대 중형위성은 중장기적으로 한국의 지구관측 자립도를 크게 높일 모델"이라며 "이번 누리호 4차 발사에서 안정적으로 궤도에 올리는 것이 최우선 목표"라고 설명했다.

이 주탑재 위성과 함께 총 13기의 위성이 실리는 이번 발사는 산학연·스타트업의 기술 역량이 총집결된 구성으로 평가된다. 각 위성은 소형이지만 자율비행, 우주 제조, 에너지·환경 관측 등 명확한 임무를 갖고 있으며, 한국 우주기술의 확장 방향을 한눈에 보여준다.

서울대 스누글라이트 (두리하나)위성. 항우연 제공

추력기 없는 편대비행…서울대 위성이 시험할 '초정밀 궤도제어'

서울대 연구진이 개발한 두 기의 큐브위성 '스누글라이트 3호(SNUGLITE-III·두리와 하나)'는 누리호 4차 발사 임무 중에서도 가장 높은 기술적 난도를 갖는다. 두 위성은 발사 후 약한 스프링 힘으로 천천히 분리되며 약 1㎞까지 이격된다. 이후에는 일반적인 추력기를 사용하지 않고, 지구 저궤도에 존재하는 극히 희박한 공기입자와 위성 자세 차이에 따른 공기저항의 미세한 차이를 이용해 속도를 조절한다.

위성은 이 공기저항의 누적 효과를 활용해 상대적으로 점진적이고 안정적인 접근을 수행한다. 서울대 연구진은 "속도 조절을 위해 강한 추력을 가하지 않아도 되는 방식이기 때문에 소형 위성의 에너지 효율을 극대화할 수 있다"고 설명했다.

최종 도킹 단계에서는 GPS 기반 상대항법 기술로 거리를 정밀하게 맞추며, 전자석을 이용한 결합 장치가 두 위성을 붙잡는다. 자세가 약간 틀어진 상태에서도 흡착되도록 설계돼 실험 성공 가능성을 높였다.

위성 개발에 참여한 배성환 서울대 박사는 "소형 위성으로 추력기 없는 편대비행과 도킹을 수행한 사례는 국제적으로도 많지 않다"며 "군집위성 기반 통신망, 지구·우주 관측 등 향후 고도화되는 위성 서비스의 핵심 기반 기술이 될 것"이라고 강조했다.

윤학순 스페이스린텍 대표. 항우연 제공

우주에서 항암제를 만든다… 스페이스린텍의 '우주 단백질 결정화'

스페이스린텍은 '우주 바이오'라는 새로운 산업 분야의 가능성을 시험한다. 이 회사의 위성 '비천(BEE-1000)'에는 글로벌 항암제 '키트루다'의 단백질 성분이 탑재됐다. 목표는 미세중력 공간에서 약물의 단백질 결정을 균질하고 고품질로 성장시키는 것이다.

지상에서는 중력과 대류로 인해 단백질이 가라앉거나 층을 이루기 때문에 균일한 결정 생성이 어렵다. 반면 우주 환경에서는 입자가 대류 없이 부유하기 때문에 단백질 구조가 깨지지 않고 보다 안정적으로 성장할 수 있다.

윤학순 스페이스린텍 대표는 "국제우주정거장에서의 단백질 실험은 존재하지만, 소형 위성을 이용해 단백질 기반 의약품 자체를 우주에서 성장시키는 실험은 세계 최초"라고 밝혔다.

이 회사는 중장기적으로 우주에서 약을 제조해 지상으로 회수하는 '우주 CDMO' 모델을 구축할 계획이다. 2027년까지 다단계 발사와 회수 시스템 실증을 진행하고, 식약처와 우주 제조 의약품의 임상 연계 기준도 논의 중이다.

누리호에 탑재되기 직전 우주로테크의 '코스믹(COSMIC)' 위성. 항우연 제공

스스로 궤도 낮추고 사라지는 위성… 우주로테크의 '자율 폐기 기술'

우주 쓰레기 증가 문제는 세계 각국이 직면한 가장 심각한 우주 환경 이슈다. 우주로테크의 위성 '코스믹(COSMIC)'은 임무 종료 후 자체 장치를 이용해 고도를 낮추고, 최종적으로 대기권에 진입해 소멸하는 '자율 폐기' 기술을 실증한다.

자율 폐기 장치는 위성과 하나의 구조물로 통합돼 있으며, 추가적인 분리 파편이 생기지 않는 점이 특징이다. 이성문 우주로테크 대표는 "향후 모든 위성에 폐기 기능을 탑재하는 흐름이 국제 표준화되는 만큼 선제적 실증이 시급했다"며 "운용 책임을 위성 스스로 완수하는 기술이 미래 우주교통관리의 기초가 될 것"이라고 설명했다.

이 위성은 민간 달 로버용 온보드컴퓨터 검증, 충돌 분석과 회피 알고리즘 시험 등도 함께 수행한다.

국내 대학·기업·연구기관 기술 총출동…13기 위성이 그리는 '우주기술 지도'

서울대·스페이스린텍·우주로테크 세 축 외에도 누리호 4차 발사에는 다양한 기술 실험을 위한 위성들이 대거 참여했다. 각 위성은 소형이지만 뚜렷한 기술 목표를 갖고 있으며, 이번 발사는 한국의 소형위성 기술 생태계를 가로지르는 가장 포괄적 구성이라는 평가다.

인하대학교의 롤러블 태양전지 실증 위성인 '인하로샛(INHA RoSAT)'은 말았다가 펼칠 수 있는 필름형 태양전지 구조를 시험하며 차세대 초경량 전력 공급 기술을 겨냥한다. 기존 패널형 태양전지는 무게와 전개 장치의 복잡성이 문제였지만, 롤러블 방식은 체적을 크게 줄이고 면적 확장이 자유롭다는 점에서 향후 군집위성의 필수 기술로 꼽힌다.

누리호 4차 발사 위성 탑재 개요. 항우연 제공

세종대학교의 해양플라스틱 관측 위성 '스파이론(SPIRONE)'은 적외선 센서를 활용해 바다의 플라스틱 분포를 관측하는 기술을 검증한다. 국내 위성임무 중 해양 쓰레기 탐지를 정면으로 다루는 시도는 드물어 환경 관측 분야의 의미 있는 성과가 기대된다.

한국과학기술원(KAIST)의 초소형 전기추력 실증 위성 '케이히어로(K-HERO)'는 소형 위성에서도 사용할 수 있는 '마이크로 전기추력 엔진'의 성능을 시험한다. 초소형 추력 기술은 위성의 수명 연장과 궤도 유지에 필수적이지만 기술 장벽이 높아 성공 시 국산화의 상징적 성과로 평가될 전망이다.

한국항공우주연구원과 대학·기업이 공동 개발한 탑재체 검증 위성들도 눈에 띈다. 이들 위성은 국산 반도체와 센서, 통신 모듈, 우주용 소재 등 다양한 부품의 실환경 성능을 시험한다. 특히 일부 기업은 상용 위성 통신 장비를 탑재해 '우주환경 인증'을 목표로 한다. 이는 향후 위성 산업에서 국산 부품 비중을 높이는 데 결정적 역할을 하게 된다.

또한 우주 환경 관측, 우주 방사선 측정, 실시간 데이터 처리 소프트웨어 검증 등 세부 임무를 가진 대학·연구기관의 큐브위성들이 포함돼 있으며, 이번 발사는 한국이 소형위성 기술을 다층적으로 확장하고 있음을 보여준다.

나머지 위성들은 에너지, 해양, 소재, 통신, 우주환경 분석 등 분야를 넘나들며 한국 우주기술의 저변을 함께 넓히는 역할을 한다. 차세대 중형위성을 포함한 총 13기의 위성은 단일 발사체에 실리는 국내 위성 중 가장 다층적이고 폭넓은 연구 목적을 보여주는 사례로 기록될 전망이다.

"13기 모두 정상 준비…민간 주도 시대의 첫 출발점"

현성윤 우주항공청 한국형발사체프로그램장은 "모든 위성이 정상적으로 탑재를 마쳤다"며 "연구기관·기업·학생팀까지 모두가 한마음으로 준비해준 결과"라고 말했다.

그러면서 그는 "누리호 4차 발사는 정부 주도 발사체 개발 시대에서 민간이 본격적으로 참여하는 첫 전환점이 될 것"이라며 "11월 27일 성공 소식을 나눌 수 있도록 마지막까지 준비하겠다"고 강조했다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr