부산대학교와 조선대학교가 공동 개발한 큐브위성 CPSat이 7일 누리호 5차 발사의 부탑재위성으로 우주에 올랐다. 전남 고흥 나로우주센터에서 낮 12시 25분 발사된 누리호에는 모두 15기의 위성이 실렸다. CPSat은 세 번째 팀으로 사출돼 고도 약 575㎞ 궤도에 투입됐다. 두 대학 연구진은 앞으로 위성의 자세 상태와 자세제어계 성능을 확인하고, 위성에서 보낸 광신호를 지상국이 받는 광통신 임무를 지원할 계획이다.
CPSat은 작은 상자 형태의 초소형위성인 큐브위성으로, 2022년 큐브위성 경연대회에서 선정돼 개발됐다. 주요 임무는 위성-지상 광통신 기술과 멀티 RF 통신 기술을 실제 우주 환경에서 검증하는 것이다. 큐브위성 개발에는 조선대 우주기술연구소 연구팀과 부산대 항공우주공학과 연구팀이 참여했다. 위성 운영도 발사 뒤 두 대학이 온라인으로 공동 수행한다.
광신호와 RF 통신을 우주에서 검증
CPSat의 핵심 임무는 궤도에서 위성이 광신호를 보내고 지상국이 이를 수신하는 과정을 실증하는 것이다. 지상 시험이 아니라 실제 우주 환경에서 위성-지상 광통신 기술을 시험하고, 멀티 RF 통신 기술도 함께 검증한다. 위성은 3U급으로, 1Unit을 가로·세로·높이 각 10㎝의 정육면체로 볼 때 1U 세 개를 붙인 크기다. 즉 각 변이 10㎝인 단위 규격 세 개를 이어 만든 초소형위성이다.
일반적으로 큐브위성은 RF 기반 통신 방식을 사용한다. CPSat은 이 방식과 함께 레이저 같은 광원을 이용하는 광통신 기술을 우주에서 시험한다. 광통신은 향후 높은 데이터 전송률을 구현할 수 있는 차세대 위성통신 기술로 꼽힌다. 두 대학은 위성의 자세를 광통신에 맞게 지향하고 운영하는 일을 지원할 예정이다.
CPSat은 발사체가 궤도에 위성을 올리는 과정에서 여러 부탑재위성과 함께 사출됐다. 원문에 따르면 누리호에는 모두 15기가 탑재됐고, 주탑재위성인 초소형군집위성 5기가 먼저 분리됐다. 이후 큐브위성이 2기씩 사출됐으며, CPSat은 세 번째 팀에 속했다. 사출된 고도는 약 575㎞다. 위성의 크기와 궤도 투입 정보는 광통신 실증을 수행할 위성이 어떤 규격으로 발사됐는지를 보여주는 임무 기본 사항이다.
조선대·부산대 연구진의 개발 경험 결합
CPSat은 2022년 큐브위성 경연대회에서 선정된 뒤 조선대와 부산대 연구진이 함께 개발했다. 개발을 총괄한 조선대 기계공학과 박설현 교수는 2021년 3월 러시아 소유즈 발사체로 KMSL(Korea Microgravity Science Laboratory) 큐브위성을 저궤도에 투입한 경험이 있다. KMSL은 큐브위성을 활용한 우주환경 연소 실험 임무를 수행했으며, 원문은 이를 세계 최초 사례로 소개했다. 조선대 우주기술연구소 연구팀은 호남에서 유일하게 큐브위성 3기를 성공적으로 개발해 우주로 보낸 경험을 보유하고 있다.
부산대 항공우주공학과 연구팀에는 조동현 교수가 참여했다. 조 교수는 한국항공우주연구원 재직 당시 초소형위성의 자세 제어와 시스템 개발 경험을 쌓았다. CPSat 개발에는 조선대 연구진의 큐브위성 개발 경험과 부산대 연구진의 초소형위성 자세 제어·시스템 개발 경험이 활용됐다. 위성의 자세를 확인하고 제어하는 작업은 두 대학이 발사 뒤 공동으로 지원할 업무에도 포함된다.
CPSat과 함께 누리호 5차 발사 부탑재위성으로 선정된 큐브위성들의 임무와 크기는 다양하다. GNSS 신호를 이용한 전리권 관측, 제주도 해양쓰레기 해류 분석, 우주날씨 관측과 우주 쓰레기 촬영, 미세먼지 모니터링, 초분광 영상촬영, 단백질의약품 결정 성장, 대전지역 도시공간 변화 관측과 우주부품 기술검증 등이 제시됐다. CPSat은 이 가운데 2022년 경연대회 선정 위성으로 개발돼 광통신과 멀티 RF 통신 검증을 맡는다.
15기 위성 실린 누리호, CPSat은 세 번째로 사출
누리호 5차 발사에는 주탑재위성인 초소형군집위성 5기를 비롯해 부탑재위성이 실렸다. CPSat은 부산대와 조선대가 공동 개발한 위성으로, 발사 뒤 세 번째 팀 순서로 분리돼 약 575㎞ 궤도에 사출됐다. 원문은 전체 탑재 위성 수를 15기로 밝혔다. 누리호에서 주탑재위성이 먼저 사출된 뒤 큐브위성들이 2기씩 나뉘어 사출되는 절차가 진행됐고, CPSat도 이 순서에 따라 우주로 향했다.
선정 위성은 3U·6U·12U·16U 규격으로 구성됐다. 별도로 2022년 큐브위성 경연대회를 통해 선정된 국내 대학 개발 위성도 누리호 5차 발사 탑재 대상으로 발표됐다. CPSat은 조선대·부산대 공동 개발 위성으로 이 경연대회에서 선정된 뒤 개발을 이어왔다.
당시 발표된 위성별 임무에는 GPS와 같은 위성항법시스템 신호 데이터를 활용한 전리권 관측, 제주도 해양쓰레기 이동과 관련한 해류 분석, 우주날씨 관측 및 우주 쓰레기 촬영이 포함됐다. 다른 위성들은 미세먼지 모니터링과 공공 활용을 위한 초분광 영상촬영을 추진하고, 우주 환경에서 단백질의약품 결정을 키우거나 대전지역 도시공간 변화를 관측하는 임무를 맡도록 선정됐다. CPSat은 지구 관측이나 해류 분석이 아니라 위성과 지상국 사이의 통신 기술을 시험한다는 점에서 이들 위성과 임무가 다르다.
발사 뒤 자세 확인하고 광통신 운영 지원
발사 이후 두 대학 연구팀은 온라인으로 공동 운영에 참여할 예정이다. 먼저 위성의 자세 상태와 자세제어계 성능을 확인하고, 광통신 임무를 위해 위성이 지향해야 할 방향과 운용을 지원한다. 원문은 이를 발사 이후 계획으로 제시했으며, 광통신 임무의 실제 시험 결과나 수신 여부는 별도로 밝히지 않았다. 따라서 이번에 확인된 사출 성과와 앞으로 진행할 통신 실증은 구분된다.
위성이 궤도에서 광신호를 보내고 지상국이 이를 수신하는 것이 CPSat의 주요 임무다. 연구진은 이 과정에서 우주 광통신과 멀티 RF 통신 기술을 실제 우주 환경에서 검증할 계획이다. 일반적인 큐브위성 통신에 쓰이는 RF 방식과 광원을 이용하는 통신 방식을 함께 다루지만, 자료에는 임무 수행에 걸리는 기간이나 데이터 전송률, 시험 횟수 등 구체적인 수치는 제시되지 않았다. 위성의 자세와 자세제어계 성능을 확인하는 일도 예정된 공동 운영 업무에 들어 있다.
조선대 우주기술연구소는 다음 누리호 발사에도 위성을 개발해 탑재할 계획이다. 원문에 따르면 내년에 예정된 누리호 6차 발사에 순천시와 전남광주통합특별시의 지원을 받아 개발한 위성을 실을 예정이다. CPSat은 두 대학이 공동 개발한 위성으로 누리호 5차 발사에 참여했고, 발사 뒤에는 온라인 공동 운영과 광통신 임무 지원이 이어진다. 누리호 6차 발사를 위한 조선대의 위성 개발 계획도 함께 제시됐다.
CPSat은 누리호 5차 발사에서 약 575㎞ 궤도에 정상 사출됐다. 두 대학 연구팀은 발사 뒤 위성의 자세와 자세제어계 성능을 확인하고 광통신 실증을 지원할 계획이다. 조선대 우주기술연구소는 순천시와 전남광주통합특별시의 지원을 받아 누리호 6차 발사용 위성 개발도 추진한다.
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