보라빛 소를 만나기 위한 도약

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1852호(2018. 6. 27. 발행)에 기고한 원고입니다.

▶ IITP에서 PDF 포맷으로 퍼블리싱한 파일을 첨부합니다. 가독성이 좋으니 참고하시기 바랍니다.

뉴 스페이스 시대 도래, 소형화와 비용 파괴 진행 중인 우주산업.pdf

◾ ‘New Space(뉴 스페이스)'로 불리는 민간 기업에 의한 우주 비즈니스의 혁신이 활발히 전개되고 있으며, 현재 이 흐름은 미국이 이끌고 있음

▸ 지금까지 우주 사업이라고 하면 정부로부터 민간 기업이 위탁을 받아 위성을 개발·제조·운용하거나 로켓을 발사하는 비즈니스 모델이 일반적이었음

▸ 뉴 스페이스 시대에는 양상이 크게 달라지고 있는데, 우주 사업을 선도하는 플레이어가 바뀌며 새로운 서비스가 등장하고 있고, 여느 산업의 시장에서 흔히 볼 수 있는 비즈니스 모델을 최근 우주 산업에서도 자주 볼 수 있게 되었다는 것이 주목할 지점임

▸ 예를 들어 페이스북과 스페이스노우(SpaceKnow)를 비롯한 많은 기업들은 인공위성이 수집한 땅에 대한 데이터를 활용해 고객들이 직면한 문제를 해결해 주는 서비스를 경쟁적으로 개발하고 있음

▸ 이러한 서비스를 실현하기 위한 인공위성이나 로켓 등 ‘하드웨어’에는 소형화와 저가화의 흐름이 급격히 진행되고 있으며, PC 등 전자기기 산업의 수평 분업을 지탱하고 있는 OEM(주문자 상표 부착 생산)과 유사한 비즈니스 모델도 등장하고 있음

▸ 소형 위성을 대량 생산하는 ‘원웹(OneWeb)’과 일론 머스크의 ‘스페이스엑스(SpaceX)’가 주도하고 있는 로켓의 가격 파괴 비즈니스 모델 또한 뉴 스페이스 시대 도래의 상징적인 예라 할 수 있음

◾ 위성 데이터를 활용하는 사업은 저변이 넓어, 뉴 스페이스 시대의 핵심 사업이 될 것으로 보이는데 대표적인 기업이 ‘스페이스노우(SpaceKnow)’임

▸ 위성 데이터는 현재 금융, 건설, 농업, 수산, 임업, 국방, 스포츠, 엔터테인먼트 등 많은 산업 분야에서 활용되고 있음

▸ 스페이스노우는 인공위성으로 얻은 원격 감지 이미지를 활용하여 다양한 영역에서 솔루션을 제공하고 있는데, 특히 ‘SMI(the China Satellite Manufacturing Index)'라는 새로운 지표를 개발해 주목받고 있음

▸ SMI는 중국 경제의 실태를 나타내주는 새로운 지표로, 스페이스노우는 이 지표 정보를 금융기관 및 투자사, 개인 투자자들에게 판매하고 있음

▸ 스페이스노우는 중국의 6천여 개 공업지대에 대상으로 약 14년간 획득한 총 22억 장의 위성사진을 독자 개발한 알고리즘을 활용해 분석하고, 건축물의 시간 경과에 따른 변화 및 공장의 재고 상황 등을 판정하여 SMI를 산출한다고 함

<자료> Spaceknow.com

[그림 1] 스페이스노우의 원격 모니터링 지역

▸ SMI에 가장 큰 관심을 보이고 있는 곳은 헤지펀드나 프라이빗 에쿼티 등 투자 회사 등인데, 이들은 특정 공장 등 경제 활동의 거점에 대한 상세한 데이터를 필요로 하고 있지만 중국 정부가 공표하는 데이터에 대한 불신이 있기 때문

▸ 실제 스페이스노우가 알고리즘 분석을 통해 도출한 지표가 중국 정부가 발표한 자료보다 상대적으로 더 정확하게 판정되는 사례들이 나오면서, 위성 데이터를 바탕으로 한 분석에 대한 요구가 점차 높아지고 있음

◾ 페이스북은 전세계 주거지역 분포의 정확한 지도 작성을 위하여 위성사진 데이터를 자체 인공지능(AI) 기술로 분석하고 있음

▸ 페이스북의 ‘연결성 연구소(Connectivity Lab)’는 전세계 20개국에서 모은 약 146억 장의 위성사진에서 AI를 이용해 인공 건조물 등을 식별해 내고, 강변이나 도로변에 어느 정도의 주택이 있고, 어떤 커뮤니티가 형성되어 있는지를 분석하고 있음

▸ 페이스북의 주요 목적은 세계의 정확한 지도를 작성하여 어느 나라의 어느 지역에 얼마나 많은 사람이 살고 있는지를 파악함으로써, 전지구적 규모로 계획 중인 ‘글로벌 브로드밴드 인터넷’의 제공을 최적화 하는 데 있다고 함

▸ 페이스북의 연구 성과는 자연 재해의 위험이나 지역 경제의 평가 분석 등에도 응용 가능하며, 다양한 산업 분야에 새로운 솔루션을 제공하는 원천이 될 것으로 기대되고 있음

▸ 위성 데이터 분석 및 제공 사업의 관건은 고객에게 어떻게 부가가치가 있는 정보를 제공 할 것인가와 실시간으로 그 정보를 제공할 수 있는가에 있음

◾ 이처럼 위성 데이터의 활용 움직임이 커지는 가운데 이를 뒷받침하는 소형 위성군 사업 역시 뉴 스페이스 사업으로 함께 부상하고 있음

▸ 이 분야를 대표하는 곳이 원웹(OneWeb)과 스페이스X인데, 소형 위성으로 구성된 콘스털레이션(constellation, 대형 별무리)을 구축해 새로운 비즈니스 모델을 도모하고 있음

▸ 원웹은 소형 위성을 활용한 비즈니스를 전개하는 벤처기업으로, 퀄컴, 버진 그룹, 코카콜라, 소프트뱅크 등 전세계 대기업들이 출자를 한 점도 화제를 모으고 있음

▸ 원웹의 목표는 무게 150kg 이하의 소형 위성 648기를 저궤도에 발사하여 이를 활용한 서비스를 제공하는 것임

▸ 수많은 소형 위성을 활용하기 위해 원웹은 제조에 OEM 방식을 도입하고 있는데, 제조 위탁을 받는 곳은 프랑스의 ‘에어버스 국방과 우주(Airbus Defence and Space)’ 부문으로 소형 위성의 대량 생산화를 위한 공장 건설을 계획하고 있음

<자료> Mobile Internet Resource Center

[그림 2] 원웹의 위성 콘스털레이션 계획

▸ 스페이스X 역시 소형 위성을 대량으로 발사하는 ‘스타링크(Starlink )’ 계획을 세우고 있는데, 2024 년까지 4,425대, 최종적으로는 12,000대를 발사할 계획으로, 올해 2월에 시험기인 ‘틴틴(TinTin)’ 2대를 발사한 바 있음

▸ 광섬유 등의 고속 네트워크 인프라가 정비되지 않은 국가와 지역에서 광대역 서비스를 제공하려면 막대한 예산과 상당한 시간이 필요한데, 스페이스X는 소형 위성의 대량 발사를 통해 이러한 서비스를 실현한다는 계획임

▸ 소형 위성을 활용하면 인프라 비용 절감, 정비 기간의 대폭 단축이 가능할 뿐 아니라, 지진, 홍수 등 자연 재해의 영향을 받지 않는 통신 네트워크를 구축이 가능하기 때문

◾ 소형 위성이 가진 비즈니스 잠재력은 콘스털레이션을 구축해 글로벌 브로드밴드 서비스를 제공하는 것에 그치지 않는데, 대표적인 신사업 모델이 ‘라이드 공유’임

▸ 뉴 스페이스 시대에 새롭게 등장한 서비스가 ‘라이드 공유’인데, 로켓의 PAF(로켓에 위성이 탑재된 결합 부분, payload attaching fitting)에 복수의 소형 위성을 탑재하고 원하는 궤도에 진입시켜 인공위성 발사 비용과 연료 절감 등을 실현하는 것임

▸ 연료 고갈로 인한 대형 위성 폐기의 위험을 줄이기 위해 소형 위성이 대형 위성에 연료를 공급하는 서비스도 검토되고 있는데, 이 사업을 추진 중인 미국의 벤처기업이 ‘스페이스플라이트(Spaceflight)’임

▸ 이 분야에서 성공의 열쇠는 에너지 절감과 비용 절감을 하며 소형 위성을 조종할 수 있는가와 대형 위성을 소형 위성으로 지원할 수 있는가 하는 것임

◾ 소형 위성을 쏘아 올리는 데 없어서는 안 될 것이 ‘소형 로켓’인데, 이 분야 대표적인 벤처기업은 ‘로켓 랩(Rocket Lab)’으로 로켓 가격의 파괴를 주도하고 있음

▸ 로켓 랩은 ‘일렉트론(Electron) 로켓’ 방식을 채택하고 있는데, 2017년 5월 25일 뉴질랜드에서 첫 발사에 성공한 이 기업의 기술적 특징은 일렉트론 로켓에 탄소 복합재료를 사용하여 경량화와 고강도화를 도모하고 있다는 점

<자료> Rocket Lab

[그림 3] 로켓 랩의 ‘일렉트론 로켓’

▸ 또한 러더퍼드(Rutherford)라는 액체 연료 로켓 엔진의 주요 부분을 제조하는 데 3D 프린터를 활용하여 신뢰도를 높이는 동시에 저비용화를 실현하고 있음

▸ 이 분야에서 빼놓을 수 없는 또 다른 업체는 스페이스X의 창업자들이 설립한 ‘벡터 스페이스 시스템(Vector Space Systems)’인데, 이 기업은 ‘Vector-R’과 이를 강화한 ‘Vector-H’라는 2개의 소형 로켓 라인업을 보유하고 있음

▸ 올해 3월부터는 일본 기업과 대리점 계약을 체결하고, 한국, 인도, 태국 등 3개국을 대상으로도 사업을 전개한다고 밝힌 바 있음

▸ 소형 로켓에 요구되는 낮은 가격(비용 절감)과 소형 위성을 원하는 궤도에 투입해 줄 수 있는 역량, 그리고 요청 접수에서 실제 발사까지 기간 단축 등이며, 이러한 요건에 얼마나 부응하는지가 사업의 성패를 가르는 관건임

◾ 소형 로켓과 함께 뉴 스페이스 시대의 중요 요소가 되는 것이 로켓 발사 비용의 절감인데, 이 분야에서 가격 파괴를 일으키고 있는 곳이 스페이스X임

▸ 스페이스X는 전세계 No.1의 경쟁력을 가진 로켓 기업이라고 해도 과언이 아니며, ‘팰콘9(Falcon9)’ 로켓으로 세계를 석권하고 있음

▸ 팰콘9은 로켓 발사 비용을 절감하기 위해 발사 후 로켓 1단 부분을 지구로 귀환해 수직 착륙시킨 다음 다른 위성의 발사에 재사용하는데, 재사용 횟수는 최대 10회 정도임

<자료> Mobile Internet Resource Center

[그림 4] 팰콘9 1단 로켓 부분의 수직착륙 귀환

▸ 스페이스X는 현재 5~6천만 달러가 소용되는 발사 비용을 수직 착륙 성공을 통해 2,500만 달러 수준으로 줄이는 것을 목표로 하고 있으며, 미래에는 현재의 1/100 비용으로 발사가 가능하게 한다는 비전을 세우고 있음

▸ 스페이스X가 촉발한 로켓 사업의 비용 절감 경쟁이 격화되며, 이 분야의 오래된 기업인 에어버스(Airbus Defence and Space) 역시 재사용형 로켓 ‘아들린느(Adeline)’의 제 1단 엔진에 날개를 장착하고 활공 비행에 의해 회수하는 방법을 개발하고 있음

▸ 미국의 ‘ULA(United Launch Alliance)’ 역시 제 1단 엔진에 낙하산을 장착하고 헬리콥터로 회수하는 아이디어로 대응을 준비하고 있음

◾ 한편 뉴 스페이스 시대는 소형화, 저비용에만 초점을 맞추는 것은 아니며, ‘초대형화’라는 정반대의 흐름도 일어나고 있으며, 목적에 맞는 기술 혁신이 지속적으로 전개되고 있음

▸ 스페이스X는 올해 2월 ‘팰콘 헤비(Falcon Heavy)’라는 초대형 로켓 발사에 성공했는데, 우주산업의 전문가들은 이를 초대형 로켓 시장의 개막으로 평가하고 있음

<자료> Gizmodo

[그림 5] 팰콘 헤비의 27개 소형 엔진

▸ 지금 시점에 초대형 로켓이 요구되는 이유로는 크게 3가지가 꼽히는데, 첫째는 대형 위성 발사 요구의 증가로, 위성의 소형화 흐름이 전개되는 것과 함께 한편에선 통신 위성의 대용량·고속화 등을 위시한 위성의 대형화도 진행되고 있기 때문

▸ 둘째는 우주여행에 대한 요구의 대두로 우주여행의 현실성에 대해 최근 활발한 논의가 이루어지고 있기 때문이며, 셋째는 달이나 화성 등 행성 자원 탐사에 대한 요구도 대두되기 시작했기 때문

▸ 이처럼 뉴 스페이스 시대를 맞이한 우주 산업은 서로 상반된 동향이 동시에 전개되며 새로운 기술의 혁신이 지속적으로 전개되고 있음

▸ 일례로 팰콘 헤비는 초대형 로켓 시장의 막을 열었지만, 이 로켓을 추진하는 엔진은 대형 엔진이 아닌 병렬로 연결된 27개의 소형 엔진들로 이전 우주산업의 접근방법이 아닌 데이터센터의 시스템 구성 방법론을 채택하고 있음

▸ 기술 혁신과 새로운 비즈니스 모델을 통해 벤처기업들도 우주 산업에 진입할 수 있는 새로운 우주 시대가 왔기 때문에, 국내 기업들도 우주 비즈니스에 관심을 높이고 보다 적극적으로 시장 진입을 시도할 필요가 있음