[뉴스페이스 오디세이] "레이저로 우주와 지구 연결…천문학 기반 상.....

김정훈 스페이스빔 대표 "빛으로 이어지는 소통이 목표"김정훈 스페이스빔 대표가 충북 오송 본사에서 자사가 개발한 지상용 광통신 단말 'LUCI'를 옆에 두고 포즈를 취하고 있다. 조가현 기자 [편집자주] 우주항공청 개청, 한국형발사체 '누리호' 발사 성공과 맞물려 한국의 우주기업들도 민간기업이 우주개발을 주도한다는 의미의 '뉴스페이스' 최전선에서 도전의 여정을 이어가고 있다. 각자의 특별한 역량을 발판으로 국내는 물론 글로벌 우주 시장에서 존재감을 키우는 국내 우주기업들의 노력을 현장에서 생생하게 들여다본다. "기존 전파 통신보다 최소 100배 이상 많은 데이터를 같은 시간에 보낼 수 있습니다." 태양을 연구하던 천문학자들이 전파 대신 레이저로 위성과 지상을 연결하는 우주 광통신 산업에 뛰어들었다. 스페이스빔은 천문 관측 기술을 활용해 광통신 지상국과 통신 단말을 개발하며 차세대 우주 통신 시장에 도전하고 있다. 충북 오송 스페이스빔 본사에서 만난 김정훈 대표는 "지금까지는 위성이 전송 속도 제약 때문에 사진만 보내는 정도에 머물렀는데 통신이 빨라지면 동영상은 물론 우주에 데이터센터를 올려 지상과 실시간으로 데이터를 주고받는 일까지 가능해진다"며 "빛을 이용해 사람과 사람, 우주와 지구를 연결하는 기업이 되고 싶다"고 말했다. 김 대표는 1986년 서울대 천문학과에서 학사와 석사 과정을 거쳐 박사 과정을 수료했다. 대학원에서는 태양천문학을 전공해 태양 관측과 자료를 분석했다. 그는 "태양 활동이 지구에 미치는 영향을 분석하는 우주기상 분야를 산업화할 수 있다고 생각했다"고 말했다. 김 대표는 천문학을 산업으로 연결하는 일에 일찍부터 관심을 가졌다. 2002년 우주기상 서비스를 사업화한 회사를 창업했고 2006년에는 우주 기상 전문 기업 에스이티시스템을 설립했다. 에스이티시스템은 태양 활동 관측과 지구 영향 분석 모델을 개발하며 지금도 운영되고 있다. 세 번째 창업이 2022년 4월 설립한 스페이스빔이다. 김 대표는 "위성과 지상 사이 통신에는 전파를 쓰는 게 당연했는데 그 틀을 깨고 광학으로 통신하는 기술이 있다는 데 흥미를 느꼈다"며 "핵심 기술적 난제 대부분이 천문학에서 오랫동안 다뤄온 영역이라는 점도 창업으로 이어진 배경"이라고 설명했다. 천문학 기반 기업을 키워보고 싶다는 생각도 있었다. 김 대표는 "국내에 기계공학 기반의 현대자동차, 항공공학 기반의 한화에어로스페이스 같은 회사는 있지만 천문학 기반의 회사는 없다"며 "뉴스페이스 시대에는 천문학 지식으로도 충분히 사람들에게 이로운 회사를 만들 수 있다고 생각했다"고 말했다. ● 전파 한계 넘는 레이저 통신 스페이스빔이 개발하는 우주 광통신은 적외선 레이저를 이용해 위성과 지상 사이 데이터를 전송하는 기술이다. 현재 위성 통신은 대부분 전파를 사용한다. 위성이 늘고 데이터 사용량이 급증하면서 전파만으로는 한계가 나타나고 있다. 김 대표는 "통신 속도를 높이려면 결국 더 높은 주파수를 사용해야 하는데 주파수를 계속 높이다 보면 결국 빛의 영역에 다다른다"며 "그중에서도 적외선은 우주와 통신할 때 대기 영향을 가장 적게 받아 전파에 이어 새로운 선택지가 될 수 있다"고 설명했다. 그가 특히 주목하는 분야는 달 탐사다. 김 대표는 "미국항공우주국(NASA)의 아르테미스 계획은 단순히 달에 한 번 다녀오는 것이 아니라 달에서 생활하고 경제 활동을 하겠다는 것"이라며 "달과 지구를 연결하는 통신 인프라가 반드시 필요하다"고 말했다. NASA는 2013년 달 궤도 탐사선과 지구 사이 레이저 통신을 실증했고 이후 저궤도 큐브샛과 심우주 탐사선에서도 광통신 시험을 이어왔다. 김 대표는 "연구 분야에서는 이미 상당한 실증이 이뤄졌고 이제는 기술적 유산을 물려받아 상업화하는 단계로 넘어가고 있다"고 말했다. 국내에서도 같은 실증 기회가 열리고 있다. 우주항공청이 추진하는 달 궤도선 사업에 달과 지구 사이 레이저 통신 실증이 포함돼 스페이스빔도 참여할 예정이다. 김 대표는 "국내 위성 기업들과 컨소시엄을 꾸려 관련 과제 제안을 준비하고 있다"고 말했다. ● 천문학에서 빌려온 세 가지 기술 김 대표는 스페이스빔의 핵심 기술로 세 가지를 꼽았다. 첫 번째는 PAT 기술이다. 레이저는 빔 폭이 매우 좁아 수백km 떨어진 상대를 정밀하게 조준해야 하며 움직이는 위성도 놓치지 않고 계속 추적해야 한다. 장비를 겨냥하고(Pointing), 신호를 포착하고(Acquisition), 추적하는(Tracking) 일련의 과정을 통틀어 PAT 기술이라고 부른다. 두 번째는 적응광학 기술이다. 별빛은 대기를 통과하면서 굴절되고 흩어져, 지상에서 보면 별이 깜빡이는 것처럼 보인다. 이 흔들림을 실시간으로 보정하는 기술이 바로 적응광학이다. 적응광학은 천문학에서 발전해 지상에서도 우주 망원경처럼 선명하게 별을 관측할 수 있게 해줬다. 스페이스빔은 같은 원리를 레이저 통신에 적용한다. 레이저 역시 약 10km 두께의 대기를 통과하면서 굴절되거나 산란돼 목표 지점에서 빗나간다. 적응광학으로 이 경로를 실시간으로 다시 맞춰준다. 세 번째는 망원경 기술이다. 레이저 통신은 빛을 다루기 때문에 광학망원경이 필요하다. 망원경으로 받은 희미한 빛을 감지해 전기 신호로 바꾸고 그 신호를 다시 우리가 읽을 수 있는 데이터로 변환하는 장비까지 연결해야 하는데 이 전체 과정 역시 천문학에서 다져온 영역이다. 김 대표는 "세 가지 모두 천문학과 밀접하게 연결된 기술"이라며 "하나라도 부족하면 안정적인 통신이 어렵다"고 말했다. 스페이스빔은 실험실에서 10cm 거리 통신 시험부터 시작해 단계적으로 거리를 늘려왔다. 2023년 11월에는 경북 보현산천문대에서 20km 거리 실증에 성공했고 지난 5월에는 경북 인근에서 17km, 43km, 64km 세 구간을 동시에 실증해 최장거리인 64km 구간에서도 약 1Gbps 속도로 실시간 동영상 전송에 성공했다. 김 대표는 "지상 실험은 대기 흔들림이 가장 큰 환경에서 이뤄지기 때문에 오히려 우주-지상 통신보다 더 까다로운 측면도 있다"며 "극한 조건에서도 안정성을 확보하는 것이 중요하다"고 말했다. 스페이스빔은 2025년 5월 상업용 우주 광통신 지상국을 구축했다. 스페이스빔 제공 ● 지상국 먼저 구축해 아시아 시장 노린다 레이저 통신에는 위성에 탑재되는 광통신 터미널과 지상의 광학 지상국이 모두 필요하다. 스페이스빔은 지상국을 먼저 개발하는 전략을 선택했다. 김 대표는 "위성용 장비를 먼저 만들려면 비용이 많이 들지만 지상국은 개발과 개선이 상대적으로 쉽다"며 "아시아 지역에는 관련 서비스를 제공하는 기업이 많지 않다는 점도 기회라고 판단했다"고 말했다. 이 전략에 따라 스페이스빔은 2025년 5월 충북 오송에 국내에서 처음으로 상업용 우주 광통신 지상국을 구축해 운영하고 있다. 지상국을 더 늘릴 때는 새로 짓는 대신 기존 천문대 망원경을 활용하는 방안도 추진한다. 김 대표는 "지상국 구축 비용의 상당 부분이 망원경과 돔 시설에 들어간다"며 "기존 시설을 활용하면 훨씬 경제적으로 네트워크를 확대할 수 있다"고 설명했다. 스페이스빔은 태국 국립천문연구원(NARIT)이 보유한 망원경을 빌려 레이저 통신용으로 전환하는 협력을 진행하고 있다. 아시아 지상국 네트워크의 첫 거점을 직접 짓는 대신 기존 장비로 가능성을 먼저 입증한 뒤 시장이 열리면 전용 지상국을 세우겠다는 구상이다. 지상국 네트워크는 태국에 이어 몽골, 호주로도 넓힌다. 국내 지상국과 합쳐 2028년까지 5개 안팎의 아시아 광통신 네트워크를 완성하는 것이 목표다. 위성용 터미널은 올해 말부터 내년 초까지 미국과 유럽 기업의 장비를 빌려 자사 지상국과 연계한 통신 실증으로 검증을 이어간다. 자체 터미널은 2028년 말까지 개발과 검증을 마치는 게 목표다. 김 대표는 "2029년 이후 6G 시대가 열리면 위성과 지상뿐 아니라 항공기, 드론과 지상 사이 통신에서도 광통신 수요가 늘어날 것"이라고 전망했다. 국내 우주 산업 발전을 위해 가장 필요한 것으로는 규제 개선을 꼽았다. 김 대표는 "위성으로 레이저를 송신하려면 항공 안전과 관련한 허가 절차를 거쳐야 하는데 상당한 시간이 걸린다"며 "안전을 전제로 실증과 시험을 조금 더 빠르게 진행할