[장영근의 우주 속으로] 우주교통관제 시스템 개발해야

첨단 우주기술 개발을 통해 위성을 더욱 소형 경량화할 수 있는 능력이 우주 상업화를 촉진한다. 재사용 엔진과 3차원(3D) 프린팅 기술로 인해 위성 발사비용이 상당히 감소되었고 발사서비스업체의 수도 크게 증가하고 있다.

이외에도 우주시장에서 지속적인 서비스 보장을 위한 군집위성 운영을 통해 새로운 서비스가 창출되고 있다. 저궤도 군집위성으로 빈틈없이 전 지구를 커버하는 통신 서비스를 제공하려면 수백~수천 기의 초대형 군집위성이 필요하다. 이들로 인해 더욱 혼잡해진 우주는 제한된 궤도 및 주파수 자원에 대한 경쟁을 심화시키고 안전 및 보안과 관련하여 심각한 문제를 유발한다.

특히, 초대형 군집위성의 확산은 저궤도 내의 혼잡을 더욱 악화시키고 있다. 저궤도 초대형 군집위성을 규제하기 위한 포괄적인 우주교통관제체계를 확립하는 것은 우주활동의 장기적 지속 가능성을 보장하기 위해 불가피한 상황이 되고 있다.

2024년 7월 현재 기준 지구를 공전하며 운용 중인 위성은 1만여 기가 넘으며 2030년까지 약 2만5000개의 위성이 합류할 것으로 예상된다. 이 중 3분의 2는 고속 우주인터넷 서비스를 제공하는 미국 스페이스X(사)의 초대형 군집위성인 스타링크 군집위성이다.

유사한 통신 서비스를 제공하는 유럽의 원웹(사)도 648기의 초대형 군집위성을 전개해 광대역 서비스를 제공 중이다.

그러나 우주활동이 급속도로 확산되고 있음에도 불구하고 국제 및 국가기관이 우주물체를 추적하고 규제하는 능력은 소수의 행위자가 우주에서 제한적인 관리를 수행했던 과거와 크게 다르지 않다.

우주교통관제의 현재 상황은 단순히 정부, 기업 또는 국제기구 등과 같은 글로벌 행위자가 우주물체를 추적하고 충돌 가능성이 현저할 때 위성 운영자에게 알리는 우주상황인식(SSA) 수준이다.

충돌 회피 기동의 필요성은 충돌 가능성이 1000분의 1일 때 표준이지만 궁극적으로 회피 기동 수행 여부와 시기를 결정하는 것은 운영자에게 달려 있다.

더 이상 위성과 우주 잔해물의 위치를 아는 것만으로는 충분하지 않다. 혼잡한 환경에서 위성 기동에 대한 공통된 이해와 관리가 필수적이다.

오늘날 전 세계에는 20개 이상의 우주발사 능력을 갖춘 국가가 존재하는데, 이는 1966년 미·소 우주경쟁이 절정에 달했을 당시의 3개 국가와 극명하게 비교된다.

훨씬 더 많은 국가 및 하위 국가기관이 운용하는 위성을 보유하고 있다. 우주발사 및 시스템 비용이 감소함에 따라 국가 및 상용우주 프로그램의 수는 계속해서 급증할 것이다.

항공교통관제에서 시행하는 것처럼 우주에서 기술적 우위를 활용하여 우주교통관제에 대한 글로벌 표준을 정립해야 한다.

우주교통관제는 우주물체를 추적하고, 우주 운영자 간 통신을 하고, 우주 쓰레기나 파편을 제거하는 기능이 필요하다. 전 세계 주요 선진국은 우주 규제 환경을 지원하기 위해 이러한 기술적 역량을 개발해야 한다.

현재는 미국 정부가 궤도에서 우주물체를 추적하고 필요한 경우 제거하는 기능에 투자하고 있지만 단독으로 실행하기에는 비용과 기술적 역량이 부족하다.

현재 우주 부문에서는 항공 및 해상 부문과 동등한 포괄적인 상황인식을 제공할 수 있는 통합시스템은 없으며 이는 항공 및 해상 부문보다 더 복잡하다.

미국 우주사령부는 3만5000개의 우주물체를 추적하고 있는데 이는 지구궤도를 도는 물체의 0.01%에 불과하며 위성에 해를 끼칠 수 있는 파편의 일부에 불과하다.

상황인식 센서는 미국 정부가 우주물체를 추적할 수 있는 능력의 기반이 되며, 지구와 우주에 센서를 추가하면 향상된 우주상황인식 기능을 지원할 수 있다.

다음으로 위성 간의 통신을 위한 안정적인 메커니즘이 우주교통제어와 연결되어야 한다.

마지막으로 파편을 수거하고 궤도를 이탈시키는 파편제거시스템을 만들어야 하고, 향상된 파편 제거 기능을 위한 여러 가지 기술적 능력이 필요하다.

이러한 기술적 발전을 이루기 위해 국제 사회는 우주교통관제에 대한 연구개발(R&D)에 관심을 가지고 투자해야 한다.