"달탐사선 예정대로 이상 無"···K-POP 우주서 울려 퍼질까 - 大德网

우리나라 첫 달궤도선(탐사선) 'KPLO'가 오는 8월 1일 발사를 앞둔 가운데 프로젝트가 순조롭게 진행 중인 것으로 확인됐다. KPLO에는 우리 손으로 개발한 탑재체 5종(고해상도카메라, 광시야편광카메라, 자기장측정기, 감마선분광기, 우주인터넷 탑재체)과 NASA 개발 탑재체 1종(세도우캠)이 실린다. 준비된 모든 프로젝트가 순차적으로 진행되면 달을 넘어 심우주로 가는 첫 게이트가 열리는 것인데, 그 과정에서 우리 손으로 구축한 우주인터넷을 통해 K-POP이 달나라에서 울려 펴질지도 모른다.

한국과학기자협회(회장 이영완)와 한국항공우주연구원(원장 이상률)이 지난 8일 공동으로 광화문에서 개최한 '과학미디어 아카데미'에서 김대관 항우연 달탐사사업단장은 "KPLO는 대한민국이 신흥 우주강국으로 들어설 수 있는 문(MOON)이 될 것"이라며 프로젝트의 중요성을 강조했다.

그는 "KPLO는 우주탐사기술을 검증하는 테스트베드가 될 것이다. 늦긴 했지만 빨리 가기 위해 우주선진국과 교류하여 기술격차를 축소, 우주탐사 성장 동력을 마련했다"며 달탐사를 통해 미래자원경쟁대비와 국제협력증진, 국가위상 제고 등을 기대했다.

심우주로 가는 첫 비행의 주인공 KPLO는 항우연을 중심으로 30~40개 기관이 참여해 연구개발 중이다. 오는 8월 1일 미국 스페이스X 발사체 팔콘9에 실려 우주로 쏘아 올려지고 12월 말 달 궤도에 안착한다. 인공위성처럼 달 주위를 돌며 달지형 관찰, 달착륙선 착륙 지점 정보 수집, KPLO에 실린 탑재체 기술 등을 검증한다. 인류가 달로 가기 위한 사전조사에서 큰 역할이 기대된다.

KPLO는 오는 8월 1일 미국 스페이스X 발사체 팔콘9에 실려 우주로 쏘아 올려지고 12월 말 달 궤도에 안착한다. 발사 후 달 궤도 안착까지 4개월이 걸리는 이유는 KPLO를 달을 향해 바로 쏘지 않기 때문이다. 마치 부메랑처럼 태양 쪽으로 KPLO를 발사 후 중력을 이용해 달의 중력장에 들어가게 하는 것인데 달로 직접 가는 방식보다 에너지 소모가 적다는 장점이 있다.[자료=항우연]

발사 후 달 궤도 안착까지 4개월이 걸리는 이유는 KPLO를 달을 향해 바로 쏘지 않기 때문이다. 마치 부메랑처럼 태양 쪽으로 KPLO를 발사 후 중력을 이용해 달의 중력장에 들어가게 하는 것인데 달로 직접 가는 방식보다 에너지 소모가 적다는 장점이 있다.

김대관 단장은 "운동에너지가 너무 빠르면 달의 중력장에 들어가기 어렵다. 태양이 당기는 위치까지 보냈다가 지구중력을 이용해 돌아오는 과정에서 운동에너지가 자연스럽게 줄어들어 에너지가 절약이 된다"며 "12월 31일 진입성공이 이뤄질 것"이라고 설명했다.

우주탐사는 화성, 금성, 소행성 등 더 깊은 우주로 무대를 확장하고 있다. 달탐사는 심우주로 가기 위한 중간 쉼터이자 전진기지가 될 수 있다.

그는 "기존에는 지구 중력장에 머무는 기술이었다면 8월 이후에는 지구중력장을 벗어나 천체궤도 중력장에 도전하는 첫 시도"라며 "먼거리를 돌아가지만, 이 기술에 성공하면 (심우주 탐사 등) 얻을 수 있는 장점이 많을 것"이라고 덧붙였다.

◆ 탑재체 6개 어떤 기술?

KPLO에 실리는 탑재체 폴캠 이미지. 달 전역의 입자크기나 티타늄 분포를 확인해 지도를 작성하는데 쓰인다.[사진=천문연 발표자료]

KPLO에 실리는 탑재체 가운데 달궤도선에 처음으로 실리는 것이 '광시야편광카메라(폴캠)'다. 최초시도에 NASA 관계자들도 폴캠데이터에 주목한다. 우주 한국천문연구원 주도로 개발 중인 폴캠은 달 전역의 입자크기나 티타늄 분포를 확인해 지도를 작성하는데 쓰인다.

최영준 천문연 박사에 따르면 폴캠은 달에 직접 가지 않아도 달 표면의 입자 크기나 구성성분, 표토 표면의 거칠기 등을 확인하게 돕는다. 최 박사는 "달표면 입자나 자갈이 몇개인지 등은 달에 내리기전까지 보기 어렵지만 편광을 통해서는 확인이 가능하다. 달착륙지 선정과 로버 설계 및 운용 등에 도움이 될 것으로 기대된다"고 말했다.

폴캠은 달 뿐만 아니라 소행성 등 관찰에도 활용 가능하다. 이를 통해 우주풍화역사도 확인할 수 있다. 티타늄 분포확인은 표토의 깊이나 달초기 마그마분출 등을 밝히는 중요한 자료가 될 것으로 기대된다.

최 박사는 "편광 자료는 많은 위성자료가 쌓여야 알 수 있어 한 번의 관측으로 결과를 알기 어려워 입자분포지도를 작성하는데 6~7개월 즈음 걸릴 것"이라면서도 "티타늄 함량 관련 특정지역은 편광 자료보다 빠르게 제출할 수 있을 것"이라고 말했다.

우주에서 얻어지는 방대한 자료들을 자유롭게 교류하기 위한 '우주인터넷'도 KPLO에 실린다. ETRI가 개발 중으로 우주공간 및 행성에 위치한 궤도선, 착륙선, 로버, 우주인, 장비들이 상호 자유롭게 통신을 할 수 있을 것으로 기대된다.

지구에서는 인터넷이 24시간 항상 연결돼있지만 우주에서는 간헐적으로 연결돼있고 전송에러와 지연이 많다. 단점을 극복하기 위해 ETRI는 KPLO에 탑재할 DTN(Disruption Tolerant Network)를 개발 중이다. 메시지 전송, 파일전송, 영상스트리밍 등을 시험할 예정이다. 한국의 4계절 사진과 함께, 저작권 등 논의 후 유명 K-POP 노래를 전송해 우주에 울려 퍼지게 할 계획이다.

현재 대부분 우주통신은 중간에 끊길 경우 다시 재전송을 해야 하는 번거로움이 있다. DTN은 여러 개 노드를 거쳐 통신해 단점을 극복한다. 중간에 신호가 단절될 경우 그 노드가 내용을 저장했다가 연결이 되면 다시 전송하는 방식이다.

우주인터넷 연구를 맡는 이병선 ETRI박사는 "기존에는 일부 기능만 활용해봤을 뿐 우주인터넷을 달에 보내는 것은 우리가 처음"이라며 "우리가 어디나라에서든 내 휴대폰으로 통화를 할 수 있듯, 우리나라 노드뿐 아니라 다른 나라의 노드들이 생긴다면 상호 협력해 활용함으로써 심우주 로버에 명령을 하거나 데이터를 보낼 수 있을 것"이라고 말했다.

이와 함께 경희대학교는 자기장측정기를 개발해 탑재한다. 달 주위 미세한 자기장을 측정하고 달 표면에 특이하게 분포하는 자기 이상 지역과 달 우주 환경 연구 등을 수행한다.

자기장측정기는 기다란 막대형에 센서 3개를 달았다. 미세한 자기장을 측정하기 위해 위성체로부터 떨어져야하기에 선택한 방법이다. 진호 경희대 교수는 "기회가 된다면 달까지 이동하는 약 4개월 동안 자기장측정기는 지구경계면에서 태양풍과의 관계, 태양에서 나오는 에너지파동 관측 등도 하고자 한다"며 "달 궤도에서는 공기가 없을 때 행성이 어떻게 진화했는지 등 달의 기원과 진화과정을 볼 수 있을 것"이라고 기대했다.

'달탐사용 고해상도카메라(LUTI)'는 달탐사 착륙선의 착륙 후보지에 대한 정밀 지형관측에 활용된다. 최대 해상도 5m 이하, 위치 오차 225m 이하로 달 표면을 관측한다. 순수 국내기술로 개발했으며 달표면의 넓은 밝기 범위에 적합하도록 카메라의 민감도 조절이 가능하다.

카메라는 쌍안경처럼 두개의 독립된 카메라를 써 스테레오 카메라보다 관측 폭이 2배가량 넓다. 독립적으로 움직이기 때문에 하나가 고장 나는 불상사에도 대비가 가능할 것으로 기대된다.

한국지질자원연구원에서 개발하는 감마선분광기(KGRS, KPLO Gamma-Ray Spectrometer)는 달 표면 감마선 측정 자료를 수집해 5종 이상의 달 원소지도를 제작한다. 청정 에너지원으로 주목받고 있는 헬륨-3, 생명 유지에 필요한 자원 물‧산소, 달기지 건설에 활용될 수 있는 건설자원 등을 탐색한 결과는 달 지질·자원 연구 등에 활용될 예정이다.

NASA에서 개발하는 세도우캠은 영구 음영지역에 대한 고해상도 촬영이 가능한 카메라다. 얼음이 있을 것으로 추정되는 달 음영구지역을 촬영할 계획이다. 아르테미스 미션의 착륙 후보지 탐색을 위한 달 극지방 영구음영지역 촬영에 데이터가 사용될 것으로 보인다.

달의 음영구지역은 영원히 해가 들지 않아 물이나 휘발유 등 물질이 언채 존재할 가능성이 있다. 물은 마시거나 산소를 만드는 것도 가능해 달표면 인류 생존에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. NASA는 달궤도선을 현재 진행중이지 않아 세도우캠을 KPLO 탑재하는 것은 양국에 윈-윈으로 보고 있다.