6G 저궤도 위성통신 기술 동향(2)

지난번 “6G 저궤도 위성통신 기술 동향”에 이어서 과학기술정보통신부의 저궤도 위성통신 기술개발” 예비타당성 통과(24.5.23) 및 추가 동향에 대하여 살펴보겠습니다.
 

저궤도 위성통신 동향

 
 
6G 주요 핵심 기술 중 하나가 저궤도 위성통신 서비스인데, 저궤도 위성 통신은 정지궤도(36,000km)보다 지구에 가까운 고도 300~1,500km 상공에 위성이 위치하면서 상대적으로 짧은 지연시간으로 인한 고속의 통신 서비스를 제공할 수 있다. 향후 미래 먹거리 핵심사업인 도심항공모빌리티(UAM, Urban Air Mobility), 해상 선박 통신, 자율주행, 스마트시티, 글로벌 음영지역 서비스 등과 연계하여 6G의 주요 핵심성과지표(KPI)를 달성하기 위해서는 지상망과 더불어 비지상망(NTN, Non-Terrestrial Networks)에 대한 상호보완적인 인프라가 필요하다. 그 동안은 막대한 자본과 기술력을 바탕으로 스페이스X의 “스타링크”, 원웹 등 독자적인 기술을 바탕으로 글로벌 시장을 점유를 해 왔고 최근 아마존, 중국 궈왕(Guo Wang)도 저궤도 위성 산업에 적극 착수하면서 치열한 우주전쟁에 돌입하게 되었다. 국내에서는 두 차례 실패한 ‘저궤도 위성통신 기술 개발’ 예비타당성 조사가 5월 23일 통과하면서 6G에 대한 국제 경쟁력의 기반을 마련하게 되었다.
 
 

3GPP 표준 관련

3GPP NTN에 대하여 Rel.15 WI(Work Item)의 NR의 NTN 적용 가능성 연구를 시작하여 TS 38.811를 거쳐 Rel.17에는 LTE_NBIOT (TS 36..508 / 36.523-1 / 36.523-2)와 NR_NTN (TS 38.506-1 / 38.508-2)로 연구 및 표준화 진행중이다. NB-IoT NTN의 경우에는 복잡도가 낮은 eMTC와 NB-IoT 기기를 위한 위성 통신과 연계하여 커버리지 확장에 중점을 두고 있다. 높은 속도보다는 대역폭이 좁더라도 낮은 전송률로 인한 안정적인 위성 통신을 제공한다. 5G NR-NTN은 NR 기반으로 위성과 연계하여 데이터 및 음성 서비스를 제공하는 것으로 연구 진행중이다. Rel18에서는 전파 지연과 위성의 이동성을 고려한 커버리지 및 서비스 연속성으로 보다 최적화된 성능 지원을 목표로 하고 있다.

 국내 예비타당성 통과 (24.5.23)

지난 2차례의 예비타당성 실패는 하였으나 2024년 5월 23일 과학기술정보통신부는 저궤도 위성통신의 산업경쟁력 확보를 위하여 총 사업비 3199억 9000만원(국비 3003억 5000만원), 사업기간 6년 규모로 예비타당성조사를 통과했다. 이로 인하여 글로벌 시장 진출 역량 확보를 위하여 저궤도 위성통신기술개발사업을 본격 추진한다. 11개 핵심기술확보를 추진할 계획이며, 저궤도 통신위성의 특성을 고려하여 ▲ 위성추적 및 통신링크 형성 ▲ 위성의 움직임에 따른 신호 오류 보상 ▲ 위성간 핸드오버 ▲ 위성간 중계 및 트래픽 분산등을 위한 위성간 링크 등의 기술 개발을 할 예정이다. 이러한 프로젝트는 우리나라의 독자적인 위성통신 기술력 확보와 더불어 독자적인 위성망을 보유하는 것이 문제인데, 우리나라 경우처럼 아직 민간기업의 기술력 및 경쟁력이 약한 경우에는 민관군의 연합전선 유지와 글로벌 기업과의 공동 협력 관계 구축이 필요할 것이다. 이번 예비타당성 통과에 따른 정부 주도형 기술개발에 민간기업을 적극 참여할 수 있게 유도하는 정책 또한 같이 병행되어야 될 것이다.
 

국내 군집위성 사업

우리나라는 2024년부터 초소형위성 11기를 우주궤도에 쏘아올리는 위성 개발에 착수하여 24년 5월 24일 뉴질랜드 마히아 발사장에서 발사한 초소형군집위성(NEONSAT) 1호가 정상 진입이 되었다. 향후 10개를 더 쏘아올려서 총 11개의 군집 위성을 형성하여 한반도 지역에 대하여 감시하면서 재난 및 재해등에 대한 감시력을 높일 예정이다. 해당 사업은 총 2000억이상이 소요되고 초소형 위성에 맞게 경량, 저전력, 저비용으로 설계되었다. 위성의 수명을 3년 정도로 고려하여 총 11기를 제작하여 임무를 수행할 예정이다. 개발 사업에는 카이스트, 한화그룹, 한국항공우주연구원이 참여했으며 고도 500km에서 흑백 1m, 컬로 4m 크기의 물체 식별도 가능하다. 이러한 프로젝트는 향후 대용량 영상 전송이 가능하여 태풍, 홍수, 지진 등 이상기후 또는 재해 발생 예측에 효과적으로 대처할 수 있고, 국가 안보에 대한 감시체계 시스템에 좋은 본보기가 될 것이다.
 
 

글로벌 시장

현재 글로벌 시장은 스타링크, 원웹 등이 위성 통신 시장을 독주해 나가고 있다. 향후 위성통신 시장은 마인드커머스에 따르면 약 300조 규모로 성장할 것으로 전망되는데, 이 중 저궤도 위성통신시장 규모는 약 67%정도 차지할 것으로 예상한다. 이처럼 최근 우주 인터넷 대한 투자 규모가 커짐에 따라 더 많은 통신 위성이 저궤도 위치에 자리잡을 것으로 본다. 스페이스X의 스타링크 사업은 2020년말 흑자로 전환하여 2030년까지 약 4만개 이상의 위성으로 전세계적으로 우주 인터넷을 제공한다는 계획이다.

스페이스X는 재활용 로켓 ‘팰컨9’를 활용한 비용을 획기적으로 낮춤으로서 2091년부터 최근까지 약 5,000개의 위성을 저궤도 위치로 보냈으며, 현재는 60여개국 200만명에게 서비스를 제공하고 있다. 최근에는 미국 이동통신사 T-Mobile에 위성 기반 이동통신 서비스를 제공하는 스타링크 위성 6기를 발사했으며 이는 글로벌 네트워크 사업자가 하드웨어 또는 펌웨어 변경없이 어디서나 통화, 문자에 대하여 쉽게 접근할 수 있는 ‘다이렉트 투 셀(Direct to Cell)’ 기능을 제공한다. 해당 사업은 지상 통신 서비스가 거의 불가능한 오지에서도 전화를 사용할 수 있는 기술이며, 초당 2~4Mbps 수준으로 제한될 예정이다. 이 위성은 T-Mobile 사용자가에게도 5G 서비스 연결도 함께 제공할 예정이다. 2023년 하반기에는 국내 KT SAT에서도 해상통신분야에 스타링크 위성 서비스를 국내 도입을 적극 검토한 바 있다. 그 밖에 제일 먼저 저궤도 위성통신 사업을 시작한 영국의 원웹(OneWeb)은 2012년에 출범하여 2023년 상반기까지 약 630여개의 저궤도 위성을 진입시켰으며, 국내 한화시스템이 이에 투자한 바 있다.
 
 

시사점

우리나라가 5G 초기에 기술적 선도 역할을 했듯이 막대한 자금 소요되는 저궤도 위성통신 분야에서 이번 예비타당성 통과로 인한 국제 경쟁력 확보의 초석을 마련한 만큼 독자적인 위성망 확보를 위한 정부 주도적 정책 기반 위에 민,관,군 협력 관계를 구축해야만 저궤도 위성통신 시장에 진입할 수 있을 것이다.
 
 
 
 
정보통신기술사 허성호