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항공우주산업기술동향 16권 1호 (2018) pp. 73~78

http://library.kari.re.kr

에서 보실 수 있습니다.

기술동향

인공위성을 이용한 초고속 인터넷 서비스 개발동향

황도순*

Development Trends of High Speed Internet Service

Using Satellite

Hwang, Do-Soon*

ABSTRACT

We want to implement the high-speed Internet service using satellites. Using satellites

overcomes  regional  limitations.  With  a  satellite  antenna,  you  can  use  the  Internet  anywhere  in
the  world.  Recently,  the  space  development  by  some  private  companies  has  been  activated,  and
Internet  services  using  mass  satellites  are  planned.  The  beginners  of  internet  services  using
satellites  are  the  SpaceX  and  the  OneWeb.  The  goal  is  to  implement  hundreds  or  even
thousands  of  satellites  to  the  space  in  just  a  few  years.  Of  course,  there  will  be  the  problem
of  space  debris  and  the  communication  interference  of  geostationary  satellites,  but  these
problems  should  be  solved.  The  ever-developing  space  development  will  make  our  lives  richer.
Here,  we  will  focus  on  the  contents  and  plans  of  two  companies  preparing  for  broadband
internet service.

초 록

인공위성을 이용하여 초고속 인터넷 서비스를 구현하고자 한다. 인공위성을 이용한다는 것은 지역적인

한계를 극복한다는 것이다. 위성안테나만 있으면 세계 어느 곳에서든지 인터넷 서비스를 활용할 수 있게
된다. 최근 민간기업을 통한 우주개발이 활성화되면서 대량 인공위성을 사용한 인터넷 서비스를 계획하고
있다. 그 선두에 스페이스X와 원웹이 있다. 불과 몇 년 내로 수백개 혹은 수천개의 인공위성을 띄워서 이
를 구현하는 것이 목표다. 물론 우주쓰레기와 정지궤도위성과의 통신간섭 등의 문제가 상존하기는 하지만
이는 해결될 것이다. 날로 발전하고 있는 우주개발은 우리의 삶을 더 풍요롭게 만들어 줄 것이다. 여기서
는 초고속 인터넷 서비스를 준비하고 있는 두 개의 업체를 중심으로 그 내용과 계획에 대하여 알아보고자
한다.

Key Words : High Speed Internet, Starlink Project, Oneweb Constellation Satellite, Space

Debris, Communication Interference, Globalstar Service

* 황도순, 한국항공우주연구원, 위성연구본부 위성본체개발부
dshwang@kari.re.kr

황도순 / 항공우주산업기술동향 16/1 (2018) pp. 73~78

1. 서 론

초고속인터넷을 인공위성으로 해결한다. 현

재 전세계적으로 구성되어 활발하게 운영되고

있는 항법위성군을 살펴볼 때 결코 어려운 일

이 아닌 것처럼 보인다. 항법위성은 20,200km

의 중궤도에 예비위성을 포함하여 24기의 위성

만으로 전세계에 신호를 제공하고 있다. 그러

나 인터넷은 속도가 생명이므로 정지궤도 혹은

중궤도를 사용할 수 없다.

지구로부터 가까운 거리에 있어야 시간지연

도 없을 것이고 통신신호의 강도도 더 강해질

것이다. 그러나 고도가 낮아지는 경우에는 여

러 가지 문제가 발생한다. 하나의 위성이 담당

할 수 있는 지역이 제한될 것이고 그러자면 많

은 수의 위성이 필요하게 된다. 많은 수의 위

성의 통제 또한 복잡해질 것이고 고장 등의 오

류발생과 이에 따른 예비위성의 배치와 폐기위

성의 처리 등이 심각한 문제로 대두될 것이다.

또한 예상될 수 있는 문제 중의 하나가 저궤

도에서 운영될 수밖에 없는 기존 운영위성과의

위치간섭 문제가 심각할 것으로 보인다. 저궤

도에는 상당히 많은 수의 위성이 운영되고 있

으며 이 위성을 발사하기 위해 사용되었던 발

사체 잔해들과 수명이 다한 위성들이 다수 존

재하고 있다. 이미 임무를 수행하고 있던 위성

들이 충돌로 인하여 손상이 발생하고 있는 상

황에서 우주쓰레기 문제를 적절히 처리하지 않

고는 수백기 이상의 새로운 위성을 발사하여

사용하는 것은 용이하지 않은 것처럼 보인다.

경우에 따라 다르기는 하지만 대략 크기가

10cm가 넘을 경우에 위성에 심각한 피해를 입

히게 된다. 현재 지구궤도에 존재하는 10cm

이상의 물체는 29,000개가 넘는다. 이중에 인

공물체는 18,000여개이며 가용중인 인공위성

또한 1,400개가 넘는다[1].

물론 현재 계획하고 있는 궤도는 다수의 인

공위성들이 발사되어 운영되고 있는 궤도보다

는 조금 높은 궤도를 생각하고 있기는 하다.

다수의 인공위성들이 1,000km 이하에서 운영

되고 있기 때문에 계획된 고도인 1,200km는

다소 안전할 수 있다. 그러나 인터넷을 제공하

기 위하여 사용된 다음에 폐기되는 위성들이

고도를 낮추는 500~1,000km 고도에서는 큰

재앙이 발생할 것이다.

이에 대한 여러 가지 대안이 있을 수 있으나

최선의 방법은 수명이 다한 위성은 지구 대기

권으로 빠르게 낮추어 태워버리는 방법이 최선

인 것처럼 보인다. 즉, 대부분의 위성은 위치와

자세를 제어하고 고도를 유지하기 위한 구동기

들을 갖는다. 수명이 종료되는 인공위성의 경

우에는 이러한 구동기를 이용하여 지구를 향해

비행할 수 있도록 하는 것이다[2][3].

원웹의 인터넷위성은 수명이 종료된 후 최소

25년 이내에 지구의 대기권으로 진입하여 태워

버리도록 설계되고 있다[2].

현재 인공위성을 이용하여 초고속인터넷을

구현하기 위한 두 가지 프로젝트가 진행 중이

다. 하나는 스페이스X의 스타링크이고 또 다른

하나는 원웹의 컨스텔레이션이다. 이 두 프로

젝트는 시장의 선점을 위하여 노력하고 있으며

전세계를 대상으로 하는 만큼 여러 기관과 공

동으로 추진하여 투자위험을 감소시키고 있다.

2. 스타링크 프로젝트

스타링크 프로젝트는 엘론 머스크가 주도하

고 있다. 엘론 머스크는 전기자동차 업체인 테

슬라사와 팔콘시리즈 발사체를 개발한 민간우

주업체인 스페이스X를 보유하고 있다[3].

스타링크는 2015년 1월부터 준비를 시작하

였다. 2016년 11월에는 인터넷 서비스를 제공

하겠다는

신청서를

미연방통신위원회(FCC,

Federal Communications Commission)에 제출하

였고 현재 미연방통신위원회는 시험용 면허를

발급하였다.

스타링크는 기본적으로 기가비트급 초고속

인터넷 네트워크를 전세계에 구축할 계획으로

황도순 / 항공우주산업기술동향 16/1 (2018) pp. 73~78

총 Ku대역과 Ka대역을 갖는 4,425개의 위성을

발사한다.

우선적으로 미국 전역에 인터넷 서비스를 제

공할 수 있도록 800개의 위성을 발사할 계획

이며 지속적으로 5~7년 동안 나머지 3,000여

개의 위성을 순차적으로 발사할 계획이다. 또

한 추가적으로 700개의 위성을 발사하여 최종

적으로 전세계를 대상으로 하는 서비스를 제공

하고자 한다. 또한 광대역신호의 전송을 위해

V대역을 갖는 7,518개의 위성을 고도 340km

에 발사할 계획이다. 그러면 최종적으로 83개

의 궤도면에 전체 위성의 개수는 대략 12,000

개에 이를 것이다.

소요비용은 대략 100억불 이상이 소요될 것

으로 예상되고 있으며 스페이스 익스플로레이

션 테크놀로지가 10억달러, 구글의 모회사인

알파벳, 세계적인 금융회사인 피델리티 인베스

트먼트 등도 투자하고 있다.

2018년 2월 22일에 스페이스X는 실험용 광

대역 위성인 틴틴A와 B, 2기를 발사하였다. 이

위성들은 미국 반덴버그 공군기지에서 스페이

스 X의 팔콘9 발사체에 실려 성공적으로 발사

되었으며 현재 시험운영을 하고 있다.

현재 계획으로는 2025년까지 미국에서만

4,000만명의 가입자를 확보하는 것을 목표로

하고 있으며 그 경우 매출은 300억불 이상이

될 것으로 기대하고 있다.

2.1 위성규격

스타링크 프로젝트의 위성은 다음과 같은 규

격을 갖는다. 본격적으로 발사하게 될 위성은

1.1m x 0.7m x 0.7m 의 크기로 무게는

386kg으로 예상되고 있으며 지상을 관측할 수

있는 기능을 포함한다. 수명은 5년으로 계획되

어 있으며 수명이 종료되는 경우에는 궤도를

이탈할 수 있는 기능을 갖는다. 이 위성의 고

도는 1,100~1,325km 사이가 될 것이며 위성

의 운영을 위한 평균 고도는 1,200km이다. 원

격측정 및 명령을 위한 주파수로는 Ka대역과

V대역을 사용한다. 위성본체는 3축 안정화 방

식이며 탑재컴퓨터, 전력제어시스템, 별센서를

포함한 자세제어 장비 등으로 구성되어 있다.

태양전지판은 2개이며 크기는 각각 2m x 8m

이다[3].

그림 1. 발사체어댑터에 조립된 Tintin

위성형상[4]

2.2 위성활용

스타링크 프로젝트에서 제공하는 인터넷 서

비스를 사용하기 위하여 기존의 휴대폰을 바꿀

필요는 없으나 노트북 크기 정도의 안테나를

실외에 설치할 필요가 있다. 안테나 구입비용

은 100~300불 정도이며 인터넷 사용료는 월

50불 미만일 것으로 예상된다.

이러한 위성 서비스는 정지궤도위성에 비해

지연시간이 거의 없기 때문에 사용자들에게는

매우 유리할 것이다.

이 위성들은 초당 1기가비트의 초고속 인터

넷 신호를 지상으로 보내게 된다. 인터넷 통신

을 위한 주파수는 Ku대역과 V대역을 사용한

다. 위성을 이용한 통신방법은 지역적인 한계

를 극복할 수 있는 유일한 대안이기는 하지만

통신신호는 날씨의 영향을 받는다는 단점을 가

지고 있다[3].

3. 원웹 위성 컨스텔레이션

위성 컨스텔레이션은 미국의 통신위성 신생

벤처기업인 원웹이 주도하고 있다. 통신망 구

성과 운영 등은 원웹이 담당하나 위성의 개발

황도순 / 항공우주산업기술동향 16/1 (2018) pp. 73~78

은 유럽의 다국적 항공우주회사인 에어버스사

가 담당한다[2].

전세계를 대상으로 하는 인터넷 위성에 대한

개념은 이미 2014년 6월에 원웹이 인수하기

전의 회사인 월드뷰에서 확정한바 있으며 무선

주파수에 대한 승인도 확보한바 있다.

위성 컨스텔레이션은 통신속도를 매년 100~200

테라비트씩 증가시킴으로써 통신망의 속도를 증

가시킬 계획으로 900여기의 위성을 발사한다.

위성 컨스텔레이션은 우선적으로 개발된 위

성을 시험발사한다. 시험발사가 성공하게 되면

본격적으로 향후 2년에 걸쳐 매 21일 주기로

36대의 위성을 지속적으로 발사하여 2019년경

에는 인터넷 서비스를 시작한다. 이어서 2020

년까지 예비위성을 포함하여 모든 위성을 발사

할 계획이다.

소요비용은 대략 30억불 정도로 예상하고

있으며 월드뷰를 인수한 직후인 2015년 1월에

는 버진그룹과 퀄컴 등으로부터 투자를 받아

공식적으로 인터넷 위성 계획을 확정한바 있

다. 2016년 12월에는 소프트뱅크의 손정의회

장이 10억불을 투자하기로 합의하여 인터넷 위

성에 대한 내용이 널리 알려지게 되었다.

2017년 3월에는 다수의 인터넷위성을 운영

하기 위한 통신주파수에 대한 면허를 신청하였

으며 2017년 9월에 비로소 미연방통신위원회

로부터 승인을 받았다.

위성 컨스텔레이션은 Ku대역을 사용하게 되

며 12~18GHz 범위에서 초당 17~23기가비트의

다운링크가 가능할 것으로 예상되고 있다. 또한

Ku대역을 사용하는 정지궤도위성과의 간섭을

피하기 위하여 Progressive Pitch라고 하는 기술

이 적용될 예정이다. 이 기술은 정지궤도위성과

원웹 위성이 간섭을 일으키게 되는 경우에 원

웹 위성의 통신신호를 끄는 방식이다[6].

지상에서는 대략 36 x 16cm 크기의 위성배

열안테나가 필요할 것이며 인터넷 속도는 초당

50메가비트가 될 것이다.

2018년 8월에 처음으로 10기의 위성을 시험

발사할 계획으로 있다. 이 위성들은 기아나 발

사장에서 소유즈발사체에 실어 발사하게 된다.

이 위성들은 고도 1,200km에서 운영된다.

이 위성들은 프랑스 툴루즈의 에어버스에서 처

음 10기가 만들어지며 나머지 위성들은 미국

플로리다의 케네디우주센터에서 조립될 예정이

다.

3.1 위성규격

위성 컨스텔레이션의 위성은 다음과 같은 규

격을 갖는다. 위성의 무게는 150kg 미만이 될

것으로 예상하고 있으며 위성의 수명은 7년 이

상으로 개발되어 수명 종료 이후에는 궤도에서

이탈할 수 있는 기능을 갖도록 개발된다. 이

위성으로 서비스가 가능한 지역은 대략 가로,

세로가 1,080, 1,080km가 될 것이다. 위성본체

는 3축 안정화 방식이며 기본적인 구성 이외에

전기추력기를 탑재하여 위성을 제어할 예정이

다[2].

그림 2. 원웹 위성 형상[5]

3.2 위성활용

본격적인 서비스가 이루어질 경우 활용할 수

있는 경우를 들자면 다음과 같다. 태풍, 지진과

같은 재난재해가 발생하여 지상망이 더 이상

동작하지 않는 경우, 항공기 이용자의 통신, 지

상망 구축이 어려운 외딴 지역의 통신 등에 매

우 유용하다[2].

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그림 3. 원웹 위성 배치[6]

그림 4. Progressive Pitch 개념[6]

4. 이동통신위성 현황

1990년대에 원대한 계획을 가지고 시작했던

저궤도 이동통신위성 계획은 이제는 매우 제한

적인 사용자들만 사용하고 있는 형편이다. 이

는 지상망의 보급이 매우 큰 요인이었던 것으

로 보인다. 현재까지 적극적인 서비스를 제공

하고 있는 프로그램들에 대해 살펴본다.

4.1 글로벌스타

글로벌스타는 지상으로부터 1,414km 고도에

위치한 48개의 위성을 사용하여 북위 70도부

터 남위 70도까지 전세계를 대상으로 이동통신

서비스를 제공한다. 현재 1세대위성은 모두 2

세대위성으로 교체하였으며 이 위성들은 2025

년까지 운영될 예정이다. 1세대 위성은 수명

7.5년으로 9.6kbps의 속도를 제공하였으나 2세

대위성은 수명 15년으로 256kbps의 속도를 갖

는다[7].

4.2 이리듐

이리듐은 780km의 고도에서 66개의 위성으

로 남북극을 포함한 전세계를 대상으로 이동통

신서비스를 제공한다. 현재 2세대위성으로 교

체 중에 있으며 2018년까지 완료될 계획이다.

예비위성은 총 15개로 9개는 궤도상에 6개는

지상에 준비된다. 2세대위성은 1.4Mbps 의 속

도를 가지며 열악한 기상조건에서도 품질저하

가 없는 서비스가 제공된다[8].

4.3 오브컴

오브컴은 750km 고도에서 48기의 인공위성

으로 이동통신서비스를 제공한다. 현재 2세대

위성 16기가 발사되어 1세대 위성과 같이 운

영되고 있다. 2세대위성은 2014년 7월에 6기,

2015년 12월에 11기가 발사되었다. 이 시스템

은 다른 이동통신위성에 비해 소량의 자료전송

을 목적으로 하고 있으며 특히 자동식별장치를

탑재한 선박의 추적을 위해 사용되고 있다[9].

5. 결론

이제 초고속인터넷은 인공위성을 통해 수행

될 전망이다. 자연재해 등에 따른 지상망의 안

정적인 확보를 담보할 수 없는 경우에는 특히

인공위성을 통한 통신선의 확보가 매우 중요하

다. 물론 여러 가지 문제도 있다. 대량으로 소

요되는 인공위성의 개발 및 발사, 통제 및 관

리, 고장이 나거나 수명이 종료된 인공위성의

처리, 전파간섭 등의 문제가 남아있다. 그러나

날로 발전하는 우주기술은 이러한 문제점들을

극복하고 충분한 경제성을 확보할 것으로 예상

된다. 날로 발전하고 있는 우주시대에 핵심기

술 개발을 꾸준히 하는 것이 필요하며 이것 또

한 그중 하나이다.

황도순 / 항공우주산업기술동향 16/1 (2018) pp. 73~78

참고문헌

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Space_debris

2. http://www.oneweb.world/

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Starlink_

(satellite_constellation)

4. http://space.skyrocket.de/doc_sdat/

micrsat-2.htm

5. http://space.skyrocket.de/doc_sdat/

oneweb.htm

6. Tony Azzarelli, "OneWeb Access for

Everyone", GLIS2016, Aug.8, 2016

7. http://www.globalstarkorea.com/

8. https://www.iridium.com/

9. https://www.orbcomm.com