[르포]'KT SAT 용인 위성센터' 가보니…"위성강국 실감 나네"

위성 통신은 위성이 중계소 역할을 수행하는 장거리 통신 기술이다. 위성 통신은 국가와 국가간, 대륙과 대륙간, 먼 거리에 있는 데이터를 전달하는데 이용된다.

특히 지상에서 발생하는 재해재난에 영향을 받지 않아 어디든 서비스 할 수 있다는 장점이 있다. 방송 중계 외에도 해상 통신망, 비행 통신망, 기업 전용 회선, 재난 전용 통신망 등 다양한 목적으로 이용된다.

5G가 상용화됐지만, 관련 기술이 닿을 수 없는 지역의 한계를 위성 통신이 극복해 향후 그 역할은 보다 증대될 전망이다.

KT SAT은 안정적 위성 통신 서비스를 제공하기 위해 '용인 위성센터'를 운영하고 있다. 센터는 최초의 통신 위성 관제센터다. 1995년 8월에 발사된 '무궁화 1호'를 안정적으로 관리하고 원활한 서비스를 제공하기 위해 1994년 11월에 개국됐다.

용인 센터는 1개의 위성 관제센터와 4개의 대형 안테나로 구성돼 있다. 재난재해와 비상사태 및 센터의 중요성을 고려해 용인 센터와 데칼코마니를 이루는 부 위성센터(이중화)가 대전에서 항시 대기 중이다.

KT SAT 용인 위성센터의 주요 미션은 2가지다. 첫 번째는 통신 위성이 발사체에서 분리된 순간부터 우주에서 수명이 종료될 때까지 위성의 자세, 궤도, 상태 등을 24시간 365일 감시하는 ▲위성체 운용 ▲위성 통신망 관리다.

현재 용인 센터가 책임지고 있는 위성은 무궁화 위성 5호, 5A호, 6호, 7호, KOREASAT 8호 등 총 5기다.

◆'위성 궤도 유지 작업' 총력…수명 최대 6년 연장

위성은 주변 별의 위치와 속도를 감지하는 '스타 트래커(Star Tracker)', '위성체 온도 측정기' 등과 같은 수 많은 센서로 만들어 낸 데이터와 우주 측정 값들을 생성해 지상으로 전송한다.

용인 센터는 이 데이터들을 사람이 읽을 수 있는 값으로 변환해 정상 범위를 벗어나는지 확인하고 긴급복구 절차를 수행한다.

위성체 운용의 큰 목적은 '위성 궤도 유지'다. 위성 통신에서 위성(정지 궤도 위성)은 중계소 역할을 수행하기 때문에 지상에서 보았을 때 항상 같은 자리에 위치해 있어야 한다.

위성이 적도 위 3만 5786km 높이에 원형 궤도를 따라 지구와 함께 공전하다 보면 태양, 달 등 다양한 외력으로 인해 상하좌우로 조금씩 위치가 변하게 된다.

위성과 지표면의 거리(3만 5786km) 때문에 기존 궤도에서 1도만 위성이 벗어나도 한국으로 가던 전파가 일본이나 필리핀 쪽으로 향한다.

위성 궤도 유지 작업은 지상에 있는 KT SAT 위성체 운용 전문가가 위성이 가지고 있는 연료(N2H4, 니트로하이드라진)와 '추력기(Thruster)'를 이용해 다시 원위치로 이동시킨다.

먼저 위성의 수명은 남은 연료량에 따라 결정되는데, 최소한의 연료로 최대한의 효율을 내기 위해 적절한 궤도 포인트를 찾아 위성 궤도 유지 작업을 수행하는 것이 중요하다.

무궁화 위성 7호의 경우 발사 초기 본 궤도 진입을 위해 전체 연료 약 2.2ton 중 절반 이상인 약 1.4ton를 사용하고, 약 800kg의 연료로 남은 기간 활동한다. KT SAT의 궤도분석과 효율적 연료 관리를 적용해 설계 수명인 15년보다 5~6년 연장에 성공했다는 설명이다. 

위성 궤도 유지만큼 중요한 것이 '위성 자세 유지'다. 위성의 자세의 변화가 발생하게 되면 위성 안테나의 방향도 바뀌어 위성 통신 서비스가 가능한 커버리지가 고객의 영역에서 벗어나기 때문이다.

위성은 자세 유지를 위해선 '반작용 휠(Reaction Wheel)'과 추력기를 이용한다. 반작용 휠은 팽이와 같은 원리로 컴퓨터 시스템에 의해 휠의 속도를 가속 또는 감속해 위성의 안정적인 자세제어를 가능케 한다. 추력기는 연료를 폭발시켜 분사하면서 반작용 힘을 만들어 내는 기기다.

◆3중화된 위성 중계기 보유…간섭없는 위성 서비스 가능

위성 통신은 지상에 위치한 '지구국(Earth Station)'이 송출한 전파를 '위성 중계기'가 수신해 이를 증폭시켜 다른 지역의 지구국으로 재전송하는 과정을 거친다.

무궁화 6호의 경우 30개 위성 중계기를 가지고 있다. 총 주파수 대역폭은 1026MHz인데 이 자원을 분배해 통신 서비스를 제공한다. 축구 경기 중계시 방송사에 할당되는 주파수 대역폭은 9MHz(HD급 화질기준)가 사용되며, 1개 중계기(36MHz)로는 4개의 방송 중계가 가능하다. 전체 중계기를 이용한다면 114개의 방송을 한번에 전송하는 것이 가능하다.

용인 센터에서 수행하는 위성 통신망 관리의 핵심 업무는 위성 중계기 운용, 위성 통신망 품질 관리, 간섭 신호 분석 및 차단이다.

센터는 고객사가 이용하는 위성 중계기의 이상 유무를 감시하기 위해 CSM(Communication System Monitoring)을 이용한다. CSM은 현재 서비스 중인 신호가 정상인지 또는 간섭이 발생했는지 파형으로 보여준다.

특정 위성 중계기의 이상이 발생되면 KT SAT 위성 중계기 전문가는 즉시 백업 중계기로 서비스를 이동시켜 끊김없는 통신 서비스를 제공한다. KT SAT은 기본적으로 위성 중계기를 3중화해 대비하고 있다.

무궁화 위성 5A호, 7호, KOREASAT 8호는 해외 콘텐츠 사업자들에게 통신 서비스를 제공하고 있어 필리핀, 말레이시아, 파키스탄, 독일에 위치한 각국 위성 관제센터에 KT SAT이 자체 구축한 모니터링 시스템을 이용해 실시간 서비스 상태를 점검하고 있다.

KT SAT은 지난해 '샛가드(SATGUARD)'라는 위성 통신 간섭 탐지 시스템을 도입해 6개월 이상 소요되는 간섭원 분석 기간을 수분 내로 단축시켰다. 올 하반기에 완성되는 '지오로케이션(GEOLOCATION)' 시스템은 간섭원의 위치를 반경 수 km이내로 탐지하는 것이 가능하다.

뿐만 아니라 용인 센터는 급작스러운 우주 환경 변화 또는 미확인 물체의 위성 충돌 등의 긴급 상황에 대비해 사전 긴급 회피기동 궤도변경 등의 대응프로세스도 수립, 정기적인 훈련을 수행하고 있다.

이기원 용인 위성센터장은 "단기적으로는 아시아 No.1 허브국으로 도약하고, 장기적으로는 한국을 대표하는 글로벌 위성 사업의 전초기지로서 글로벌 고객이 인정하는 위성센터를 만들 것"이라고 말했다.