일본산업뉴스요약

달에 5G 통신망 구축
KDDI 등, 엣지 컴퓨팅과 광기술로 38만km의 장벽 극복 1부

달 표면에서 장기간 체류하는 데 필수적인 통신 인프라 구축에 기업들이 잇달아 진출하기 시작했다. 일본에서는 KDDI가 중심이 돼 2030년대 달 표면에 5G 네트워크를 구축하는 것을 목표로 한다. Ispace는 달 착륙선(랜더)에 통신·측위 위성을 탑재해 달 궤도에 배치하고 서비스 제공을 추진한다. 미국 스페이스X도 달 표면 통신에 진출할 것으로 예상되면서 경쟁이 더욱 치열해질 전망이다.

“일본인 우주비행사가 일본산 탐사차량(로버)에 탑승해 달에서 활동하는 모습을 라이브 영상으로 지구에 전하고 싶다.” KDDI에서 우주 관련 사업을 담당하는 이치무라(市村) 시니어 엑스퍼트는 이러한 꿈을 이야기한다.

일본의 주요 통신사업자 중에서 달 개발에 가장 적극적인 곳이 KDDI다. 전신인 KDD 시절인 1969년 7월, 아폴로 11호의 인류 최초 달 착륙 영상을 지구로 전송할 때 위성 네트워크 운용에 기여했다. KDDI는 이러한 전통을 이어받아 차세대 달 표면 통신망 구축을 목표로 한다.

-- 달 남극에 핵심 거점, 기지국을 분산 배치 --
KDDI가 활용하려는 것이 5G 기술이다. 우선 초기 단계에서는 달 표면에 착륙한 랜더에 설치된 안테나에서 달 표면의 로버와 우주비행사에게 5G 전파를 전송하는 것을 상정한다.

5G를 사용하는 이유는 장거리에서 대용량 데이터를 안정적으로 통신할 수 있기 때문이다. 일반적으로 우주 분야에서는 극초단파(UHF)나 Wi-Fi를 사용한다. 하지만 UHF는 통신 거리가 짧은 데다 대용량 통신에는 적합하지 않다. Wi-Fi는 통신 거리가 수백m 정도로 5G보다 짧고, 환경에 따라 통신 품질이 불안정해질 수 있다는 단점이 있다.

달 표면에서 우주비행사와 탐사 로버는 랜더로부터 수십~100km 이상 떨어진 곳까지 이동하며 활동한다. 이러한 환경에서는 주변 상황 파악이 중요하기 때문에 대용량 통신이 필수적이다. 지상의 전문가팀에게 판단을 요청하거나 과학적 성과를 극대화하려면 4K 영상을 실시간으로 지구에 전송할 수 있는 능력도 요구된다. 이러한 대용량 통신을 실현하기 위해 5G를 활용한다.

5G 네트워크를 구축할 때는 탐사 영역 확대에 맞춰 물 자원 등의 존재가 기대되는 ‘달 남극’의 해발 약 6,000m 구릉지대로 거점을 옮긴다. 이 지역에 중추 장비인 5G 코어를 설치하고 주변에 기지국을 분산 배치해 네트워크로 연결한다. 이를 통해 광역 5G 네트워크를 구축한다. 이러한 네트워크가 없다면 우주비행사가 대형 통신 단말기를 직접 짊어지고 이동해야 한다.

여기서 핵심 역할을 하는 것이 엣지 컴퓨팅(엣지 연산) 기술이다. 기지국뿐 아니라 서버도 달 표면에 설치해 지구와 데이터를 주고받지 않고도 달 표면에서 데이터 처리와 그에 기반한 판단까지 완결한다.

지구와 달은 약 38만km 떨어져 있어 전파가 왕복하는 데 2.6초가 걸린다. 통신 용량도 전파 감쇠를 고려하면 수백Mbps(Mbps는 초당 100만 비트) 정도에 그친다. 달 표면에서 로버나 로봇을 실시간으로 제어할 경우에는 엣지 컴퓨팅으로 처리하고 필요한 데이터만 지상으로 전송한다.

5G 네트워크 구축을 위해서는 다양한 기술적 장벽도 극복해야 한다. 그중 하나가 달 표면의 전파전파(radiowave propagation) 환경이 지구와 크게 다르다는 점이다.

예를 들어 달의 토양인 레골리스는 지구의 토양과 비교해 철 등의 금속 및 금속 산화물 함유량이 많다. 이치무라 씨는 “대기가 존재하지 않는 데다 크레이터(운석 충돌 등으로 형성된 움푹 팬 지형)에 의한 차폐까지 있어 5G 전파가 어떤 거동을 보일지도 명확하지 않다”며 개발의 어려움을 설명한다. 이에 KDDI와 KDDI종합연구소는 레골리스를 모사한 모래를 이용해 5G 통신 관련 데이터 측정과 시뮬레이션을 지상에서 진행하고 있다.

-- 달 데이터 확보에 큰 가치 --
ispace는 달 표면 및 달 궤도를 대상으로 2027년 ‘루나 커넥트 서비스’ 제공을 시작한다. 통신과 측위, 우주 공간 내 물체의 위치와 크기를 분석하는 우주상황인식(SSA)을 통합한 서비스를 제공할 예정이다.

이 회사의 주력 사업은 자체 개발한 랜더를 이용해 탐사기나 관측장비 등의 화물(페이로드)을 달 표면까지 운송하는 달 수송 서비스다. 이 서비스의 일환으로 달의 데이터 취득 등을 목적으로 하는 페이로드 고객에게 통신 및 측위 서비스를 제공한다.

지금까지 달 착륙에는 두 차례 실패했지만, 두 번 모두 달 궤도 진입에는 성공했다. 그 기술과 지식을 활용해 2030년까지 5기 이상의 위성을 달 궤도에 배치하고 서비스를 구축할 계획이다.

이 구상에는 KDDI도 참여한다. ispace와 KDDI는 지상국의 운용 및 이용 방안을 검토하는 데 기본 합의했다. 지상국은 달 표면에서 전송되는 대용량 통신 신호와 데이터를 안정적으로 수신하는 데 중요한 역할을 한다.

일론 머스크가 이끄는 스페이스X도 저궤도(LEO) 위성을 활용한 고속 위성통신 서비스 ‘스타링크’의 지식을 달 표면에 적용하는 방안을 검토하고 있는 것으로 보인다. 스타링크 공식 X(옛 Twitter)에 관련 이미지를 게시하면서 시장 진출 가능성을 시사했다. 스타링크를 기반으로 달 표면에서 Gbps(초당 10억 비트)급 고속 통신 서비스를 목표로 할 것으로 예상된다.
 

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