일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.10.25

뒤처지면 안 된다, 우주 비즈니스
인공위성에도 표준화의 물결 도래
소형 위성 개발편 (1)

지금까지 ‘단일 제품’이 당연했던 인공위성 개발에 양산화 물결이 밀려 들고 있다. 일본에서는 향후 급증할 것으로 예상되는 ‘컨스텔레이션(Constellation, 다수의 위성을 연계해 동작시키는 운용 방식, 또는 그것을 구성하는 위성군)’을 위해 위성체 버스를 범용화하거나, 기간 부품을 신규 개발해 제조 경쟁력을 확보하는 움직임이 활발해지고 있다.

“우주의 공업화가 시작되었다”. SAR(합성개구레이더)위성 개발업체 신스펙티브(Synspective)의 오바타(小畑) 위성시스템개발부 제너럴매니저는 최근의 위성개발 트렌드에 대해 이렇게 표현한다.

지금까지의 위성개발은 하나의 제품마다 긴 시간을 들이는 것이 상식이었다. 정부가 주도하는 톤(t)급 대형 위성의 경우, 개발 기간은 약 5~10년, 비용은 수 백억엔 이상이 당연했다. 하지만 무게가 수 백 kg 이하의 소형 위성, 그리고 컨스텔레이션이라고 하는 큰 파도가 과거의 상식을 바꾸려 하고 있다. 신스펙티브에서 위성개발을 담당하는 엔지니어의 절반은 자동차나 가전회사 출신이다.

오바타 제너럴매니저에 따르면, 이들로부터 ‘우주 관련 제품의 품질은 우리의 영역이 아니다”라는 소리를 자주 듣는다고 한다. “1기만을 만드는 것과 10기를 만드는 것에 있어 품질에 대한 생각은 달라진다. 후자는 사람의 지식이나 경험이 아닌, 프로세스나 시행 착오로 품질을 안정시켜갈 필요가 있다”(오바타 제너럴매니저).

올 3월, 소형 관측위성 ‘GRUS’ 4기를 쏘아 올려 6월부터 총 5기의 컨스텔레이션으로 서비스를 개시한 액셀스페이스의 나타무라(中村) CEO는 “이번에 자사의 데이터 제공 서비스용으로 4기를 동시에 제조했다. 이것은 일본 최초의 양산 위성으로, 기존의 ‘단일 제품’과 비교해 만드는 방법에 대한 사고가 완전히 다르다는 것을 깨달았다. 보다 효율화할 수 있는 구조를 제로베이스에서 검토할 계획이다”.

-- 독자적 위성개발 --
프랑스의 유로컨설트가 2020년에 발표한 예측에 따르면, 전세계에서 발사된 위성의 수는 2010~2019년까지 연평균 181기였지만, 2020~2029년에는 연평균 1,011기로 약 6배로 증가. 2030년에는 연간 발사되는 위성이 5,000기를 넘을 것이라는 예측도 있다. 그 대부분은 100~200kg급이나, 보다 소형의 30~50kg급의 위성이 될 전망이다.

성장기를 맞이하고 있는 위성 비즈니스의 경쟁축 중 하나가 ‘양산 기술’이다. 소형 위성이라고는 하지만, 예를 들어, 관측위성에서 주류인 100kg급의 경우, 일반적으로 개발비가 5~10억엔 정도, 개발 기간도 수 년은 소요된다고 한다. 경쟁이 심화되고 있는 가운데, 성능이나 신뢰성을 담보로 저비용·신속 납기를 실현하는 것이 중요하다.

그렇지만 위성업계에는 PC에서의 ‘인텔 아키텍처’와 같은 절대적인 표준이 존재하지 않는다. 초소형 위성 ‘CubeSat’에서는 10cmx10cm×10cm를 ‘1U’로 규정하고, 이것을 조합한 외형 사이즈는 규격화되어 있지만, 내부 인터페이스의 규격은 아직 없다. 이미 위성 브로드밴드 서비스 ‘Starlink’용으로 약 1,700기의 소형 위성을 쏘아 올리고 있는 미국의 스페이스X 등, 위성 컨스텔레이션의 선도적 기업들도 자체적으로 개발하고 있다고 한다. “그들은 외부 기업을 대상으로 수탁 개발을 실시하지 않고 있다”(오바타 제너럴매니저).

향후 증가하는 것은 수 십기 레벨의 컨스텔레이션이다. “Starlink와 같은 대규모 컨스텔레이션은 세계적으로 수 개정도 필요하지만, 우리는 수 십 기 규모의 컨스텔레이션이 다수 존재하는 미래를 예상하고 있다”라고 액셀스페이스의 나카무라 CEO는 말한다. 주로 6U의 위성을 개발하는 아크엣지스페이스(ArkEdge Space)의 후쿠시로(福代) CEO는 “컨스텔레이션의 대부분은 50기 이하로, 향후에는 지구 관측이나 기상 관측, 우주·지상 간의 IoT/M2M(Machine to Machine)용 통신 등에서 6U의 수요가 높아질 것이다. 이러한 미션에 유연하게 대응해, 많은 종류 및 양산이 가능한 체제를 구축해나가겠다”라고 말한다.

-- 정부 주선으로 범용 버스 개발 --
위성의 양산 기술 강화의 열쇠가 되는 것이 ‘범용 버스’ 개발이다. 위성 시스템은 관측 기기나 통신 기기 등 궤도 상에서 임무를 담당하는 ‘미션계’와, 자세 제어, 궤도 제어, 통신, 전원 등 기반 기능을 담당하는 ‘버스계’로 구성된다. 위성버스는 이른바 ‘차체의 바퀴’ 부분이지만, 공통 규격은 없어 지금까지는 위성을 개발할 때마다 처음부터 개발하는 경우가 많았다.

경제산업성은 8월, 경제산업성이 추진하는 ‘초소형 위성 컨스텔레이션 기술개발 실증 사업’에 있어서의 범용 버스 개발·실증의 보조 사업자로 액셀스페이스/Synspective의 공동 팀과 아크엣지스페이스를 선정했다. 경제산업성의 보조금으로 전자가 100kg급, 후자가 6U의 범용 버스를 개발한다. 100kg급에서는 광학과 SAR에 사용할 수 있는 버스 개발을 목표로 하고 있다. SAR는 마이크로파를 발사하기 때문에 광학에 비해 소비전력이 높고, 배열 처리도 어렵다. ALE의 오카지마(岡島) CEO는 “공통 규격으로 함으로써 코스트 저감 및 신속한 납기를 기대할 수 있다. 부품 조달에서도 메리트가 있다. 당사가 개발하는 인공 유성(流星)은 특수하기 때문에 사용할 수 없지만, 대기 데이터 관측 위성 등에는 사용할 수 있을지도 모른다”라고 말한다.

경제산업성이 이러한 사업을 추진하고 있는 것은 일본 정부가 산업 경쟁력이나 안전 보장, 우주 활동의 자립성 확보 등의 관점에서 소형 위성 시스템을 구축할 수 있는 능력 확보가 급선무라고 생각하고 있기 때문이다. 실제로 정부는 관련 예산을 대폭 증액할 방침이다. “세계에서 경쟁력 있는 위성 버스 사업자를 육성해나가겠다”(경제산업성 제조 산업국 우주산업실의 이나(伊奈) 실장 보좌).

아크엣지스페이스에 따르면, 6U용 범용 버스의 이용 이미지는 이렇다. 버스는 명령어/데이터처리(OBC: 온보드 컴퓨팅), 전원, 통신, 자세제어(ADCS) 등, 각 컴포넌트별로 표준화되어 있다. 이것을 조합해 ‘저가격 모델’, ‘고성능 모델’, ‘커스터마이즈’용 버스로 제조할 수 있다. “버스의 범용화를 통해 양산할 수 있게 된다면, (제조 코스트가) 현재의 절반 이하로 낮아질 가능성이 있다”(후쿠시로 CEO)라고 한다.

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