mecㆍviewer v1.4 :: [우주탐사]160624_위성_궤도상_서비스용_로봇_기술동향

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위성 궤도상 서비스용 로봇 기술동향

작성

한국항공우주연구원

융합기술팀

수명이 다 되거나 예정된 임무수명 종료 전 고장이 난 통신위성을 재활용하는 것은

경제적으로 막대한 이익을 가져다 줄 수 있다 이에 따라 우주에서 수리 재급유 궤도

수정 및 근접 운용과 같은 서비스를 제공하는 로봇위성에 대한 요구는 최근 들어서

급격히 증가하고 있는 추세이다.

[NASA, 2010]

최근

와 같은 대형 위성 사업자들이 관심을 가지고 우주 궤도

Intelsat , Eutelsat

社

상 서비스 사업에 투자하고 있고 관련 기술을 가진 민간 우주업체에서 해당 서비스를

제공하기 위한 사업을 본격화하기 시작하는 등 시장 창출을 위한 환경 변화가 급격하

게 이루어지고 있다.

의 위성 수명 연장 서비스 첫 고객 기사

[Intelsat

(16.4.14)]

社

캐나다

는

로부터 투자받아

년 우주에서 연료 재급유

위성

MDA

Intelsat

2010

社

수리 위성 위치 이동 등 다양한 위성 궤도상 서비스를 제공하기 위한 프로젝트를 수

행한 바 있는데 이를 통해 년 동안 약

번의 연료 재급유 서비스를 제공하는 것을

목표로 하였다.

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캐나다

의 우주 궤도상 서비스용 로봇위성 개념도

[

MDA

]

社

이후

년 월 위성 사업자

는 미국

와 계약하여 위성

2016

4 ,

Intelsat

Orbital ATK

社

수명 연장 기술을 제공받는 첫 상업 고객이 되었으며

는 로봇위성인

, Orbital ATK社

이

년 본격적인 우주 궤도상 서비스를 시작할 것으로 전망하고 있는 상

MEV-1

2019

황이다

[Intelsat, 2016]

또한

년

월에는 미국 고등무기연구개발국인

에서 지

2016

DARPA

구정지궤도 위성을 대상으로 우주 궤도상 서비스 가능한 기술들을 민간 회사로 기술

이전 하여 민간 상업시장을 본격화하고 서비스 제공 민간 산업체를 육성하기 위한 계

획을 발표하였다

[DARPA, 2016].

미국

와 민간업체 우주 궤도상 서비스 협력 기사

[

DARPA

]

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이와 관련하여 미국

는 이러한 시장의 변화 및 환경 변화에 대비하여 우주

NASA

궤도상에서 다양한 서비스를 제공할 수 있는 매니퓰레이터 개발을 본격화 하고 있으

며 중국에서도

년까지 로봇위성 개발에 대한 계획을 발표하였다

2020

미국

궤도 상 위성수리 장치 개발 뉴스

[

NASA

(Spacedaily News, 2015.11.4)]

미국은 이미

년대 초에 향후 위성 기술의 발전으로 모듈러타입

1980

(Moduler

의 위성 개발이 보편화 될 것으로 예상하였다

모듈러 타입의 위성 설계는 위

Type)

성의 일부가 고장이 나더라도 우주 궤도상에서 부분적인 수리를 통해 재활용하여 수

명 연장이 가능할 것으로 전망하였으며 이 개념을 증명하기 위해

년 모듈러 타

1980

입으로 설계 및 제작하여 발사한

인

Multimission Modular Spacecraft(MMS)

Solar

위성이

년 자세제어시스템의 고장으로 임무가 중단되었지만

Maximum mission

1981

년 최초로 우주 궤도에서

호로 유명한 우주왕복선

의 로봇

1984

Challenger

STS-41C

팔로

위성을 캡쳐한 후 우주인이 부품을 교체 및 성공적으로 재가동 시키

SolarMax

는 임무를 수행하였으며 재가동된

위성은

년까지 태양현상 관측 임무

SolarMax

1989

를 수행하였다.

[

에서 우주인에 의해 수리중인

위성

STS-41C payload bay

SolarMax

(NASA, 1984)]

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년 킥모터의 장애로 부정확한 궤도상에 위치하여 제 기능을 발휘하지 못한

1984

위성과

위성을

프로그램에서 우주인의 유인구동유닛

Palapa B2

Westar 6

STS-51A

을 활용한 우주유영으로 캡쳐하고 지구로 보내

(MMU: Manned Maneuvering Unit)

수리 후 재발사하여 임무를 수행하도록 하였다 또한 이후 우주왕복선을 이용하여 다

수의 위성들을 궤도상에서 수리한 바 있으며

허블 우주망원경이 고장이 날 때마다

년 최초 시도하여 총 회 궤도 상 수리 서비스를 실시하여 약

년동안 허블우

1993

주망원경이 운용될 수 있도록 수명을 크게 연장시켰다

이 과정에서 허블우주망원경

의 고장 수리 뿐 아니라 전장부품의 업그레이드를 통해 영상의 선예도를 향상시키거

나 고효율 태양전지판으로 교체하여 가용 전력을 높이고 고정밀 자세제어 관련 센서

교체를 통해 자세제어의 정밀성을 높이는 등 궤도상에서 많은 성능 향상을 도모할 수

있었다.

또한 미국은

년 우주비행사의 선외활동

에 이용하기 위한 인간형 로봇으로

2010

(EVA)

을 개발하였으며 우주왕복선과

승무원의 선외업무량을 줄이는 것이 주

Robonaut

ISS

목적으로 원격조종을 통한 작업장 준비 및 분해 승무원의 조수활동 긴급상황에 적용하

여 우주비행사가 없이도 작업이 가능하도록 하는 것을 목표로 개발되고 있다.

[Robonaut 2, (NASA, 2009)]

유럽우주청

는

년부터

프로그램을 수행하고 있으

ESA

2011

‘Clean Space Initiative’

며

년에는 초소형위성을 이용하여 랑데부와 포획 기술을 시도하는

, 2016

‘Clean

임무를

년에는 위성수리 또는 우주급유에 적용 가능한 랑데부 도킹

Space One’

, 2018

버싱 기술의 궤도상 테스트 임무인

를

DEOS(DEutsche Orbitale Servicing Mission)

각각 수행할 계획이다.

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의

와

[ETS-

Chaser

Target(NASDA, 1997)]

Ⅶ

독일

의

차원

자유도 로보틱 테스트베드

[

DLR

시설

(European Proximity Operations Simulator, EPOS)

]

독일항공우주센터

은

년 궤도상에서 로봇팔을 이용한 지상원격 조종 시

(DLR)

1993

험임무인

를 성공

ROTEX(RObot Technology EXperiment on Spacelab D2-Mission)

적으로 수행한 바 있고

년

, 1999

GETEX/ETS-VII(GErman Technology EXperiment

프로젝트를 통해서 로봇팔을 탑재한

톤급 체이서가

톤급 타겟을

on ETS-VII)

2.5

0.4

붙잡는 기술을 우주상에서 수행한 이력이 있다

또한

은 우주궤도상 근접운용상

DLR

황을 모사한

차원

자유도 로보틱 테스트베드인

EPOS(European Proximity

를 제작하여 랑데부 도킹

근접운용 기술을 실제 우주환경과 유

Operation Simulator)

사하게 모사하여 우주 궤도상 서비스 기술 개발 및 검증을 하였다.

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중국은

년

기의 위성

를 발사하여 우주

2013

Chuangxin-3, Shiyan-7, Shijian-15

파편 관측과 우주 로봇팔 테스트를 수행하였다