위성을 왜 자꾸 발사하는 걸까?

위성은 행성의 인력에 의해 그 둘레를 도는 천체와 인공적으로 로켓을 이용해 쏘아올린 장치를 의미합니다. 주제에 해당하는 위성은 후자의 뜻을 가진 위성으로 목적과 용도에 따라 종류(과학 위성, 통신 위성, 군사 위성, 기상 위성)가 다양하며, 지구 주변의 위성을 한눈에 살펴보면 아래와 같습니다.

지구를 빼곡히 감싸고 있는 것이 아주 장관인데, 유엔우주사무국(UNOOSA)의 인공우주물체 목록에 따르면 2022년 1월 말 기준으로 지구 주변의 위성은 8,261개라고 합니다.

참고로 2020년과 2021년에 발사한 위성만 3,090개라고 하고, 여러 기업에서 앞으로 수천에서 수만 개의 위성을 발사하는 것을 목표로 하고 있기에 위성의 개수는 크게 늘어날 것으로 예상할 수 있습니다.

여기서 주제의 의문이 생깁니다. 도대체 뭘 하려고 위성을 자꾸 발사하는 걸까요? 일반 대중에게 위성은 사실 관심 밖의 주제입니다. 그나마 GPS 위성 정도는 도움을 받고 있기에 친숙할 텐데, 이는 고도 20,000km 정도에 있습니다.

그런데 최근 활발하게 발사되는 위성 대부분은 200~1,000km 정도의 낮은 고도에 있습니다. 왜나하면, 고도가 낮으면 지상과의 통신 속도가 빨라지기에 활용할 수 있는 것이 많아지기 때문입니다.

문제는 저궤도 위성이 지구 주위를 안정적인 궤도로 돌려면 지구의 탈출속도인 시속 28,440km 정도의 속도로 빠르게 공전해야 하는데, 연구결과에 따르면 1,000km 고도의 위성이 지상에 정지해있는 사용자에게 전파를 보낼 수 있는 시간은 약 10분 정도로 짧다고 합니다.

그렇다면 어느 곳이든 전파를 끊김 없이 보내려면 몇 개의 위성이 필요할까요? 이를 가능하게 하려면 군집 위성의 서비스 제공 영역이 전 지구를 덮을 수 있어야 합니다.

스페이스X의 스타링크 phase 1(위성 배치 프로젝트 중 첫 번째 단계 목표로 실증을 위해 테스트하는 단계)의 내용을 참고해보면 1,600여 개 정도의 위성을 배치해 인터넷 서비스를 제공하는 테스트를 진행했습니다.

그리고 2022년 5월 기준 2,400개 이상의 위성을 배치했고, 현재 진행 중인 프로젝트들은 phase 2(실 서비스 구현을 위한 단계)를 포함해 2027년까지 총 10,000개 정도 위성 배치를, 최종적으로 42,000개의 저궤도 통신용 위성을 발사할 계획을 갖고 있습니다.

그렇다면 이렇게 어마어마한 개수의 위성을 발사하면서 데이터 서비스를 제공하는 것이 가치가 있는 일일까요?

이 부분은 통신 기술의 발전과 관련 있습니다. 이전에는 라우터(서로 다른 네트워크를 연결해주는 장치)나 스위치 등 전용 통신 장비를 이용해야만 장치를 조작할 수 있었는데, 5G 서비스 이후 중앙화된 컴퓨터로 바로 통제할 수 있습니다.

통신장비들이 하나의 작은 컴퓨터가 되어가고 있다는 것이고, 위성 역시 이러한 발전과 함께 지상만을 위해 통신하는 것이 아니라 위성 간의 통신으로 발전할 가능성이 큽니다. 이것이 현실이 된다면 우주에 배치된 수많은 위성을 연결하여 지구를 덮는 거대한 그물망과 같은 위성 네트워크 구성이 가능해집니다.

사막, 극지방 또는 재난으로 통신 시설이 마비된 곳에서도 통신할 수 있게 되고, 위성을 많이 발사할수록 그물망이 촘촘해지므로 훨씬 더 많은 데이터를 처리할 수 있게 됩니다. 그러면 지상망과 견줄 수 있는 서비스를 제공할 수도 있을 것으로 기대되고, 이런 목적에서 위성을 자꾸 발사하는 겁니다.

현재는 4G에서 5G로 넘어가고 있는데, 미래에는 6G로도 넘어갈 겁니다. 이때는 휴대폰 단말기뿐만 아니라 거의 모든 기계가 서로 통신할 것으로 예측되는 만큼 통신 네트워크망의 확장은 필수적이라고 할 수 있고, 현재 위성을 계속 발사하는 목적도 위성을 통한 네트워크 시장의 선점 기회가 될 수 있기 때문입니다.