고장 나면 버리던 위성의 시대가 끝난다, 로봇 팔 단 위성 정비선 첫 발사

위성도 이제 정비소에 갈 수 있게 됐어요

자동차가 고장 나면 정비소에 가면 되잖아요. 그런데 위성은 어떨까요? 지금까지의 답은 '그냥 버린다'였어요. 수천억 원을 들여 만든 위성도 연료가 떨어지거나 부품 하나가 고장 나면 그대로 우주 쓰레기가 되는 거였거든요. 특히 지구에서 약 36,000km 떨어진 정지궤도에 있는 위성들은 사람이 갈 수도 없으니 손쓸 방법이 아예 없었어요. 그런데 이 상황을 바꿀 물건이 드디어 우주로 올라갔어요. 미 해군연구소(NRL)가 개발에 참여한, 로봇 팔을 단 위성 정비선이 발사된 건데요, 정지궤도 위성을 로봇 팔로 정비하는 시도는 이번이 처음이에요.

어떤 물건이냐면요

이 프로젝트의 이름은 RSGS(Robotic Servicing of Geosynchronous Satellites), 말 그대로 '정지궤도 위성의 로봇 정비'예요. 미국 국방고등연구계획국(DARPA)이 주도하고 NRL이 로봇 팔 페이로드를 개발했는데요, 이 로봇 팔이 노스롭그루먼의 자회사인 스페이스로지스틱스가 만든 MRV(Mission Robotic Vehicle)라는 우주선에 실려서 올라갔어요. 정비 기술자 역할을 하는 로봇 팔과, 그 기술자를 태우고 다니는 서비스 차량이 합쳐진 구조라고 보면 돼요.

핵심은 두 개의 정밀 로봇 팔이에요. 단순히 위성을 붙잡는 수준이 아니라, 가까이 다가가서 상태를 검사하고, 펴지다 만 안테나나 태양전지판을 마저 펴주고, 새 장비를 달아주는 섬세한 작업까지 목표로 하거든요. 고장 난 위성을 다른 궤도로 옮겨주는 견인차 역할도 할 수 있고요.

정지궤도가 뭐냐면, 위성이 지구 자전 속도와 똑같이 도는 궤도예요. 지상에서 보면 위성이 하늘의 한 지점에 멈춰 있는 것처럼 보이기 때문에 통신위성, 방송위성, 기상위성이 대부분 여기에 있어요. 그만큼 비싸고 중요한 위성들이 몰려 있는 동네인데, 국제우주정거장(고도 약 400km)보다 90배나 먼 곳이라 사람이 정비하러 간다는 건 현실적으로 불가능했던 거예요.

기술적으로 뭐가 어렵냐면요

우주에서 로봇 팔로 정밀 작업을 한다는 건 생각보다 훨씬 어려운 일이에요. 일단 통신 지연이 있어요. 지상에서 조종 신호를 보내면 정지궤도까지 갔다 오는 데만 약 0.25초가 걸리거든요. 게임에서 핑이 250ms면 조작이 얼마나 답답한지 아시죠? 그 상태로 수천억짜리 위성을 붙잡아야 하는 거예요. 그래서 사람이 일일이 조종하는 게 아니라, 컴퓨터 비전으로 대상 위성의 자세를 실시간 인식하고 로봇이 상당 부분 자율적으로 판단해서 움직이는 소프트웨어가 핵심이 돼요.

게다가 정비 대상이 되는 위성들은 애초에 정비받을 걸 염두에 두고 설계된 게 아니에요. 붙잡기 좋은 손잡이 같은 게 없다는 거죠. 천천히 회전하고 있을 수도 있고요. 움직이는 대상에 다가가서 부딪히지 않게 접근하는 것 자체가 '랑데부·근접운용'이라는 하나의 전문 분야일 정도로 까다로운 문제예요.

업계 흐름에서 보면요

사실 위성 수명 연장 자체는 첫 시도가 아니에요. 같은 노스롭그루먼 계열에서 만든 MEV라는 위성이 2020년에 인텔샛의 통신위성에 도킹해서, 연료가 떨어진 위성의 자세 제어를 대신해주며 수명을 몇 년 연장한 사례가 있었거든요. 다만 MEV는 팔 없이 통째로 달라붙어서 엔진 역할만 해주는 방식이었어요. 이번 MRV는 로봇 팔로 실제 '작업'을 한다는 점에서 차원이 다른 거죠. 일본계 스타트업 아스트로스케일은 우주 쓰레기 제거 기술을 실증하고 있고, 여러 기업이 궤도상 연료 보급을 준비하고 있어서, '궤도상 서비스(in-orbit servicing)'라는 새로운 산업이 지금 막 형태를 갖추는 중이에요.

개발자에게는 어떤 의미냐면요

이 분야를 뜯어보면 결국 소프트웨어 싸움이에요. 실시간 컴퓨터 비전, 자율 제어, 원격 조작, 정밀 시뮬레이션, 고신뢰성 임베디드 소프트웨어까지, 우리가 아는 기술들이 극한 환경에서 총동원되는 거거든요. 한국도 누리호 이후 우주 스타트업이 빠르게 늘고 있는데, 위성 하드웨어 자체보다 이런 궤도상 서비스의 두뇌 역할을 하는 소프트웨어 쪽이 오히려 소프트웨어 개발자가 진입해볼 만한 영역일 수 있어요.

정리하면, 쓰고 버리던 위성의 시대에서 고쳐 쓰는 위성의 시대로 넘어가는 첫 단추가 끼워졌다는 소식이에요. 여러분은 우주 분야 소프트웨어, 개발자 커리어로서 어떻게 보시나요?