'우주 데이터 고속도로' 확보 위한 64km 광통신 실증한 우주기업···의미는

[이데일리 강민구 기자] 우주 개발이 정부 주도에서 민간 주도로 전환이 본격화됨에 따라 우주에서 생성하는 데이터량도 증가하고 있다. 이러한 흐름 속에서 국내 민간 우주기업이 기존 전파 통신의 한계를 보완하기 위해 ‘우주 광통신’ 기술을 적용한 지상 장거리 실증에 성공했다.

스페이스빔은 지난 6일 경상북도 인근 수신부를 기점으로 17km, 43km, 64km 떨어진 각 송신부와의 레이저 광통신 실증을 성공적으로 수행했다고 11일 밝혔다. 특히 최장거리인 64km 구간에서도 약 1Gbps 속도로 1분 가량 실시간 동영상 스트리밍을 구현하고, 장거리 환경에서도 통신 품질이 유지됨을 확인했다.

64km 거리에서 레이저를 이용하여 광통신을 구현하는 모습. 송신부(왼쪽)와 수신부(오른쪽).(사진=스페이스빔)

전파 통신 방식 한계 직면

일반적으로 위성 간 연결에는 광통신이, 다시 데이터를 지상으로 보내는 과정에서 전파 통신 방식이 활용된다. 그러나 기존 전파 통신은 전송 용량과 주파수 자원의 제약, 전송 속도 측면에서 한계를 지닌다. 특히 데이터 생성량이 급증하는 환경에서는 이른바 ‘데이터 병목 현상’이 발생할 수밖에 없어, 이를 대체할 새로운 통신 기술의 필요성이 꾸준히 제기돼 왔다. 이에 따라 한국항공우주연구원, 광주과학기술원 고등광기술연구소, 한화시스템 등 국내 주요 기관과 기업들도 관련 연구를 진행해온 것으로 알려져 있다.

다만 지상 기반 레이저 광통신은 기술적으로 높은 난도를 요구한다. 지표면 가열로 인해 발생하는 대기 난류와 바람, 미세먼지 등 다양한 기상 요인이 광신호를 왜곡하기 때문이다. 특히 대기의 대부분이 지상 약 10km 이내에 집중돼 있다는 점을 고려하면, 64km에 달하는 지상 구간에서의 광통신은 우주-지상 간 통신보다도 대기 영향 극복 측면에서 더 까다로운 조건으로 평가된다.

스페이스빔은 천문 관측 분야에서 축적한 정밀 제어 기술을 바탕으로 이러한 문제 해결에 접근했다. 장거리 무선 광통신의 핵심 난제로 꼽히는 PAT(Pointing, Acquisition, Tracking) 기술을 자체 정밀 제어 솔루션으로 구현해, 이번 실험에서 안정적인 통신 성능을 확보했다. 또한 대기 난류로 인한 광신호 왜곡을 실시간으로 보정하는 적응 광학(Adaptive Optics, AO) 기술 개발에도 속도를 내고 있다.

향후 지구 궤도 위성들이 하루에 생성하는 데이터량은 약 1만 PB에 이를 것으로 전망된다. 전 세계적으로 이 방대한 데이터를 효율적으로 처리하기 위한 우주 광통신 인프라 구축 경쟁이 치열해지는 가운데, 스페이스빔의 이번 성과는 ‘우주 데이터 고속도로’ 구현을 위한 중요한 이정표로 평가된다.

이강환 전 과학기술정보통신부 장관 정책보좌관(현 스펙스 CSO)은 “위성 간에는 광통신을 활용하더라도, 지상으로 데이터를 전송할 때 다시 전파 통신을 사용하면 병목이 발생할 수밖에 없다”며 “이러한 한계를 극복하기 위해 지상 구간에서도 광통신 기술이 주목받고 있다”고 설명했다. 이어 “우주-지상 통신에서 가장 큰 장애 요소인 대기 문제를 해결하고 있다는 점에서 이번 실험의 의미가 크다”고 덧붙였다.

스페이스빔은 이번 성공을 발판 삼아 향후 100km 초장거리 통신 실험에 도전할 계획이다. 또한, 고고도 무인기에서 지상 통신, 위성과 지상 통신 실증을 순차적으로 진행해 우주와 지상을 잇는 광통신 네트워크 인프라를 구축할 계획이다.

김정훈 스페이스빔 대표는 “뉴스페이스 시대의 진정한 가치를 구현하려면 우주와 지상을 하나로 묶는 초고속 네트워크를 구축하는 것이 필수적”이라며 “기존 전파 통신의 한계를 넘어 ‘우주 데이터 고속도로’의 중심에 스페이스빔의 우주 광통신 기술이 자리 잡도록 노력하겠다”고 밝혔다.