김홍철 기술경영학 박사
인공위성을 통한 전 지구의 인터넷 연결을 통한 인터넷 음영지역 해소를 목표로 저궤도 위성통신 사업이 현실화되고 있다고 한다. 전 세계 인터넷 보급율은 2018년 기준 평균 51%에 불과하다. 특히 대륙별로 인터넷보급률은 큰 차이를 보이고 있는데 선진권인 유럽의 경우 약 80%이지만, 아시아권은 그 절반 가량인 47%, 아프리카 대륙의 경우에는 불과 25%로 유럽의 1/3수준에도 미치지 못하고 있는 현실이다. 이에 저궤도 위성통신이 이러한 갭을 극복하기 위한 유력방안으로 대두되고 있다. 저궤도 위성통신은 기존 통신망 구축비용 대비, 상대적으로 저렴한 투자비용과 낮은 통신 지연율로 전 지구에 광대역 인터넷을 보급할 수 있게 된다.
지구를 돌고 있는 위성궤도는 그 고도의 차이에 따라 정지궤도(GEO: Geostationary Orbit), 중궤도 (MEO: Middle Earth Orbit), 저궤도(LEO: Low Earth Orbit) 등 3가지로 구분된다. 정지궤도는 지상에서 약 3만 6000Km에 위치해, 위성의 이동속도를 지구의 자전속도에 일치시켜 놓아, 특정지역에서 보면, 해당 위성이 고정적으로 그 위치에 정지돼 있는 것처럼 보여, 정지궤도라고 부른다. 기상위성, 군사위성 등 우리가 아는 대부분의 위성은 정지궤도상에 위치해 움직인다. 저궤도는 고도 160Km~2000Km인 궤도를 지칭하며, 중궤도는 저궤도와 정지궤도 사이의 궤도를 의미한다. 저궤도에서는 정지궤도보다 물체에 가해지는 중력이 높아지기 때문에 저궤도에서 운용되는 위성들은 고도를 유지하기 위해서 지구의 자전속도를 훨씬 뛰어 넘는, 즉 고도에 따라 하루에 지구를 12~13회 가량 공전할 수 있는 속도를 유지해야 한다. 즉 저궤도위성은 훨씬 더 높은 고도에 위치한 정지궤도위성에 비해 커버할 수 있는 영역이 적고, 또한 고도 유지를 위한 빠른 속도의 회전이 필요하므로, 위성의 개체수가 정지궤도에 비해 상당히 많을 수밖에 없다. 따라서 지구 전체의 영역을 커버하기 위해서는 정지궤도의 경우 3~4개의 위성만으로 충분하지만, 저궤도위성의 경우에는 평균적으로 그 수백 배인 약 500개의 위성이 필요하게 된다.
저궤도위성사업은 인터넷통신이 불가능한 음영지역을 포함해 전 세계 모든 지역에 광대역 인터넷서비스를 제공함에 있어서 특히 그 필요성을 지니고 있다. 인터넷 음영지역은 인구밀도와 소득수준이 낮고, 지형적으로 통신망 구축이 힘들기 때문에 지중선 구축을 통한 통신망 구축비용이 매우 커질 수 밖에 없다. 예를 들어 인터넷보급률이 가장 떨어지는 아프리카 대륙의 경우 지중선 구축을 통한 통신 네트워크 구성시, 자체 케이블 소요비용은 물론, 험준한 지형을 가로지르거나, 밀림을 통과해야 하는 경우 등 다양한 지형적 변수, 다수의 분쟁지역 상존 등 여러 가지 문제로 인하여 실질적으로 지중선 통신 네트워크의 구성을 포기하는 경우가 다반사로 발생하는 것이 현실이다. 이러한 지역을 저궤도위성을 기반으로 통신망을 구축한다면, 천문학적인 비용 절감은 물론, 신속한 통신망 구축으로 거주민들에게 실시간 혜택을 제공할 수 있게 된다.
특히 반도체 등 IT기술과 위성제작 및 발사기술의 향상으로 저궤도위성 기반 통신망 구축의 전제 소요비용이 현저히 감소돼, ‘저궤도위성통신’의 경제성, 효율성이 더욱 부각되고 있다. 예를 들면 기존 위성의 경우 약 5m의 크기였지만, 최근에는 1m이하로도 위성 제작이 가능하며, 이렇게 위성이 소형화됨에 따라 발사로켓에 장착할 수 있는 위성의 수도 증가했고, 또한 저궤도의 경우 정지궤도의 1/5이하 추진력으로도 발사가 가능해, 복합적으로 소요비용을 절약할 수 있게 된 것이다. 재일교포 손정의가 이끄는 소프트뱅크사의 벤처기업인 ‘원앱(OneWeb)’은 총 648개의 정지궤도 위성을 쏘아 올려, 전 지구를 커버하는 위성통신 인터넷망을 구축, 2020년 말에 서비스를 시행할 계획이며, 천재이자 괴짜로 명성이 자자한 일런 머스크의 ‘스페이스엑스’도 지난 5월 60개의 저궤도위성을 발사하여 인터넷 망 구축에 본격적으로 참여했다. 90년대 중반 시도한 ‘이리듐’과 같은 범세계 저궤도 통신사업은 시대적 흐름에 부합하지 못해 성공을 거두지 못했지만, 현 시점에서 최근의 폭발적 이동통신 및 실시간미디어 트래픽등의 증가에 따른 유선 네트워크 커버리지 보완 및 모바일 IoT확산에 대한 최적의 상호 보완재로서 본 ‘저궤도위성통신’의 역할이 지대해질 것으로 기대된다.