일본산업뉴스요약

달에 5G 통신망 구축
KDDI 등, 엣지 컴퓨팅과 광기술로 38만km의 장벽 극복 2부

-- 2030년대 후반, 광과 전파를 용도에 따라 구분 --
달 표면이나 달과 지구 사이의 통신 수단으로 광통신도 중요해질 전망이다. 2030년대 전반까지 진행되는 달 탐사에서는 전파 통신이 주류를 이룰 것으로 예상되지만, 2030년대 후반부터는 광통신이 추가될 것으로 보인다.

탐사 빈도가 높아지고 취득하는 정보량도 증가하면서 대용량 데이터를 송수신할 수 있는 광통신이 부각될 수 있다. 우주 공간에는 대기가 없기 때문에 광무선통신을 활용하기 쉽다는 측면도 있다. 로버 영상의 장거리 전송에는 광통신을, 로봇의 원격조작에는 전파를 사용하는 식으로 용도를 구분할 것으로 예상된다.

광통신은 달과 지구 사이의 통신뿐 아니라 달 표면 곳곳에 분산된 기지국과 코어 네트워크를 연결하는 회선으로도 활용될 전망이다. 일본에서는 우주항공연구개발기구(JAXA)와 스타트업 워프스페이스(이바라키현), KDDI종합연구소 등이 관련 기술을 개발하고 있다.

워프스페이스는 달 남극 탐사를 위해 광통신 활용을 염두에 둔 기술 개발을 추진하고 있다. 지구와 달을 연결하는 초장거리 링크에 광통신을 적용해 2032년까지 1Gbps의 통신 속도를 구현하는 것이 목표다. 달 궤도 위성과 정지궤도(GEO) 위성 사이 또는 달 궤도 위성과 지구 지상국 사이를 광통신으로 연결한다. 이를 위해 달 궤도에 배치할 중계위성 시스템의 개념 검토 등을 진행하고 있다.

다만 38만km에 달하는 거리를 연결하는 광통신의 기술적 장벽은 높다. 스페이스X가 LEO에서 광통신을 이미 실용화했지만 최대 거리는 수천 km에 불과하다. JAXA 등의 실증 단계에서도 LEO와 GEO 사이를 연결하는 약 4만km에 불과하다.

지구와 달을 연결하는 초장거리 링크에서는 포착추적이라 불리는 위치 제어 기술에 극도로 높은 정밀도가 요구된다. 이에 도전하는 기업 중 하나가 KDDI종합연구소다. 고속으로 이동하는 위성의 송수신기 사이에서 광축의 위치가 어긋나지 않도록 지속적으로 맞워야 한다. 이를 위해 송신과 수신 양방향에서 상대방의 빛을 감지하는 센서 기술과 광축을 빠르고 정밀하게 조정하는 미러 제어 기술을 개발한다.

KDDI종합연구소의 쓰리다니(釣谷) 씨는 “달 주변과 지구 주변을 각각 엄청난 속도로 공전하는 위성끼리 광통신으로 연결하려면 위치 정렬에 3μrad(마이크로라디안)의 정밀도가 요구된다. 30km 떨어진 곳에서 홀인원을 노리는 것과 같다”고 높은 장벽에 대해 설명한다.

-- 미국·유럽·일본과 중국, 러시아가 경쟁 --
유인 달 착륙과 달 기지 건설뿐 아니라 달 표면을 위한 통신과 측위 분야에서도 미국과 중국의 패권 경쟁이 본격화될 조짐을 보이고 있다. 미국이 주도하고 일본과 유럽이 참여하는 유인 달 탐사 ‘아르테미스 계획’과 중국·러시아 진영이 주도하는 달 기지 계획 ‘국제 달 과학연구 스테이션(ILRS)’이 표준 규격을 둘러싸고 경쟁하고 있다.

ispace에서 사업개발을 담당하는 가미야(神谷) 씨는 “미국은 과거 다른 국가들이 따라갈 수밖에 없는 GPS라는 체계를 만들었다. 달 표면 개발에서도 마찬가지로 인프라 구축에서 앞서가는 것이 표준을 장악하는 길이다”라고 지적한다.

미국 항공우주국(NASA)과 유럽우주국(ESA), JAXA는 달 표면 통신·측위를 위한 프레임워크인 ‘LunaNet’의 책정을 추진하고 있다. 2027년경에는 통신 프로토콜과 시간·위치를 정확하게 측정하기 위한 기준 등 실증기가 채택해야 할 표준 사양이 확정될 전망이다.

LunaNet은 달 주변에서 사용하는 통신에 대한 개요를 규정한 것이다. 통신이나 측위에 서로 다른 국가와 기업의 장비를 사용하더라도 이용자가 끊김 없이 서비스를 이용할 수 있도록 상호운용성을 확보한다. 지상에서 사용하는 5G 등의 무선통신 기술을 달 표면에서도 그대로 활용하도록 규정하고 있다.

LunaNet에서 통신·측위의 기본적인 규칙과 아키텍처를 표준으로 정의한 뒤, 기업과 기관들이 이에 맞춰 실제 구현을 진행하게 된다. 가미야 씨는 “구현 방식이 서로 다르더라도 연결될 수 있다는 점이 정말 중요하다”고 설명한다.

NASA는 2026년 5월 발표한 달 표면 거점 구상 ‘Moon Base’에도 LunaNet을 포함했다. 2029년까지 달 궤도 위성을 이용한 통신망을 구축해 LunaNet의 초기 실증을 실시한다. 이어 2032년까지 달 표면에 다수의 기지국을 설치하고, 각각 약 10km의 범위를 커버하도록 해 달 표면 전역에 통신망을 구축할 계획이다.

중국과 러시아가 주도하는 ILRS는 LunaNet을 따르지 않는다. 주파수 대역은 국제전기통신연합(ITU)의 무선통신부문(ITU-R)의 국제 기준을 따르지만, 변조 방식과 신호 포맷은 독자 규격을 채택할 것으로 보인다.

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