[정보통신신문=최아름기자]

통신위성을 이용한 우주인터넷 시대가 본격적 개막을 앞두고 있다. 새로운 산업과 서비스의 출현을 촉발하는 혁신 서비스로 기대됨과 동시에, 막대한 투자로 시장을 선점한 글로벌 기업에 의한 통신 주권 침해 위험도 있어 각별한 대비가 필요해 보인다.

■민간 주도 위성통신 시대 도래

우주산업은 정부가 주도하던 ‘올드 스페이스’에서 민간 위성이 중심이 되는 ‘뉴 스페이스’ 시대로 전환 중이다.

발사 비용 하락, 통신장비 소형화, 기성 부품 활용 및 대량생산을 통한 위성 제작 비용이 크게 감소했고, 1회 발사 후 폐기하던 기존 로켓을 재사용하는 기술이 개발돼 비용이 절감됨에 따라 위성발사 비용이 하락했기 때문.

통신장비 소형화로 위성의 크기가 작아지고 소형위성은 저비용 상용부품을 사용, 개발 기간이 단축되고 대량 생산이 가능해진 점도 민간 우주산업의 급성장을 견인하고 있다.

전문가들은 인터넷, IoT, 지구관측 등 다양한 영역으로 확장되고 위성데이터와 AI가 접목된 혁신적 서비스가 다수 출현할 것으로 전망하고 있다.

모건스탠리에 따르면 전 세계 우주산업은 2040년 1조달러로 성장하는데, 특히 위성인터넷이 4120억달러로 39%를 차지할 것으로 예측된다.

위성인터넷 분야에서 가빠르게 많은 위성을 발사한 미국 스페이스엑스의 스타링크가 경쟁에서 가장 앞선 상황으로, 지난해 기준 1800여개 위성을 운용 중이다.

반면, 원웹(OneWeb) 등 경쟁기업은 위성 수가 적고, 아마존의 카이퍼(Kuiper)는 아직 위성 발사를 시작하지 않은 상황이다.

■위성통신이란

위성통신은 지구 궤도에 위치한 위성을 매개로 지구 표면 지구국 간에 상호 통신을 하는 것을 의미한다.

인공위성상에 개설한 무선국(우주국)과 통신을 하기 위해 지구에 개설한 무선국인 지구국은 전달 받은 정보 신호를 위성이 수신하는 전파의 주파수로 변환, 위성의 우주국을 향해 송신하게 되며, 위성은 지상의 무선국으로부터 받은 전파 신호를 증폭한 후 지상의 다른 무선국으로 송신하는 방식으로 통신을 매개한다.

위성통신을 위해서는 위성, 사용자 단말, 게이트웨이 지구국이 필요하며, 위성 궤도와 통신을 위한 주파수도 요구된다. 위성은 위성간 링크(ISL)를 통해 우주에서 라우터로도 기능할 수 있으며, 게이트웨이 지구국은 안테나 및 신호처리는 물론 코어네트워크 기능까지 수행할 수 있다.

■지상망 대체 등 4종 서비스

ITU에 따르면 위성통신을 통해 가능한 서비스는 크게 4가지다.

먼저 격오지나 재산지역 등 지상망을 활용할 수 없는 지역에서 위성이 지상망을 대신해 해당 지역의 중심 무선국과 데이터를 송수신하는 유형이다. 이 때 위성은 통신을 중계하는 역할을 수행한다.

위성이 통신사업자의 코어망과 연결된 게이트웨이 지구국과 통신해 지상의 특정한 무선국에 데이터를 전송하고 해당 무선국은 주변에 위치한 다수의 지상망 무선국과 통신하는 방식이다.

지상망이 있는 지역에서 지상망 무선국과 통신해 무선 백홀 혹은 멀티캐스트하는 서비스도 가능해진다.

통신사업자의 코어망에서 위성을 통해 네트워크 엣지의 콘텐츠전송네트워크(CDN)에 콘텐츠를 전송하는 등 지상망의 종단에 서비스를 제공하는 데 활용하는 것이다.

더불어 지상망 무선국을 통해 가입자에게 동영상 고속전송서비스 혹은 IoT 등 저속전송 서비스를 제공할 수 있다.

항공기, 선박 등 이동체와 통신하는 데 한계가 있는 지상망을 대신해 위성이 이동체에 설치된 무선국과 직접 통신해 인터넷을 안정적으로 제공하는 서비스도 가능하다.

 

■스타링크, 글로벌 통신위성 산업 주도

현재 가장 많은 위성을 확보하고 위성통신 사업을 주도하고 있는 기업은 일론 머스크가 이끌고 있는 스페이스X의 ‘스타링크’다.

스타링크는 2018년 FCC에 위성 궤도와 우주국(위성) 4425개 운용 권한을 승인받았으며, 고도 1150㎞에 32개 궤도면에서 총 1600개 위성으로 북위 60도와 남위 60도 사이에 위치한 지역에 광대역 통신서비스를 제공할 계획이다.

극지방 및 고위도 지방을 위한 커버리지를 확대하고 네트워크 용량을 증가시키기 위해 1110㎞, 1130㎞, 1275㎞, 1325㎞ 고도에 2825개 위성을 추가할 계획이며, 초저궤도 위성은 335.9㎞, 340.8㎞, 345.6㎞에서 총 7518개 위성으로 운용하는 것으로 지상망과 경쟁할 수 있는 저지연, 고속광대역 서비스를 제공하는 것이 목적이다.

스타링크는 2024년까지 지금까지 승인 받은 위성 총 1만1943개 중 50%를 배치 및 운용해야 한다.

스타링크는 2020년 5월 FCC에 위성 3만개로 구성되는 2세대 위성시스템을 신청했고, 2021년 8월에는 수정된 계획을 제출했으나, 아직 FCC의 승인은 받지 못한 상태다.

지난해 5월부터 550㎞ 고도의 위성 배치를 완료하고 1800여개 위성을 운용하면서 다수의 국가에서 베타서비스를 진행 중이다. 요금은 월 99달러에 데이터무제한이다.

스타링크의 위성인터넷은 지상 유선인터넷 대비 다운로드 및 업로드 속도는 빠르거나 유사한수준에 도달했지만 지연시간 측면에서 부족한 것으로 나타났다. 스타링크는 지연시간을 20ms 수준으로 줄이기 위해 게이트웨이 지구국을 더 많이 구축하고 패킷전달경로를 최적화하기 위한 노력을 기울이고 있다.

기업 및 국가와의 협력도 활발히 추진 중이다. 마잍크로소프트(MS)는 이동식 데이터센터(Azure Moduler)를 개발해 스타링크의 게이트웨이 지구국에 설치해 위성을 통해 클라우드 서비스를 제공할 계획이며, 고객이 지구국을 구축할 필요 없이 종량제로 위성과 통신하고 데이터를 전송 및 처리할 수 있는 ‘애저오비탈(Azure Orbital)’ 서비스도 준비 중이다.

인도에서는 통신사업자와의 협력 기회 모색과 함께 서비스 개시를 위해 면허를 신청했으며, 일본의 KDDI는 스타링크와 파트너쉽을 맺고 올해부터 시골의 이동통신 가입자에게 위성인터넷을 통한 이동통신서비스를 제공하고 재난 등 비상시 지상망의 백업망으로 활용할 계획이다.

■초기투자비용 막대‧운영비 적어

위성인터넷은 지상망을 보완하는 역할을 넘어서 미래 혁신을 필요한 통신인프라 및 서비스 플랫폼으로 발전할 가능성이 커지는 상황이다.

문제는 해당 산업이 소수의 글로벌 기업이 지배할 여지가 큰 시장인 만큼, 후발 기업에 불리할 뿐만 아니라. 한 국가의 통신 주권마저 위협할 소지가 있다는 점이다.

스타링크는 현재 위성 1800여개 운용을 통해 다운로드 속도가 유선인터넷과 유사한 수준이고 전송지연 단축을 위해 300㎞ 고도에 위성 7518개를 추가하는 등 빠르게 규모를 확대해나가는 중이다.

위성통신 사업은 사업 초기 막대한 투자비로 인해 고정비 부담이 크나 운영비용은 상대적으로 낮아 서비스 가입자가 증가할수록 단위 비용이 줄어드는 규모의 경제 유발 산업으로, 후발 위성인터넷 기업에게 절대적으로 불리하다.

서비스 개시 전에 넓은 커버리지 및 충분한 시스템 용량 확보를 위해 소요되는 막대한 투자금과 수명이 5년에 불과한 위성을 교체하는 비용은 시장 진입 장벽으로도 작용한다.

더군다나 위성궤도는 국제적으로 선점자 우선 원칙이므로 후발 국가와 기업들에게 궤도 확보는 매우 어려운 문제가 된다.

시장지배적인 해외 네트워크에 의존도가 높아질수록 국가적으로 필요한 첨단 네트워크에 대한 통제권이 약화될 가능성도 존재한다. 더군다나 글로벌 사업자가 개별 국가의 정책에 적극 협력할 것인지 불확실하다.

따라서 해외 위성인터넷 서비스가 국내에 진출할 경우 중장기적으로 통신 주권에 영향을 줄 가능성에 대비가 필요하다는 것이 전문가들의 조언이다.

이에 중국은 1만3000개의 위성을 발사, 독자적인 위성인터넷을 구축하려는 ‘궈왕(Guowang)’ 프로젝트를 추진 중이다.

 

■국내 연구개발‧대비 ‘걸음마’

우리나라도 위성 통신 연구개발을 본격화했지만, 아직은 걸음마 단계에 불과한 형편이다.

과기정통부는 지난해 9월 2023~2031년 총사업비 9581억원을 투입하는 '저궤도 군집 위성통신 시스템 개발사업' 예타를 신청했다.

이를 통해 정부는 위성통신 시스템과 본체, 통신탑재체, 지상국, 단말국, 관련 부품 등 기술을 집중 개발할 계획이다. 이를 통해 2031년까지 통신위성 14기를 발사, 민간기업 위성통신 핵심기술 실증을 지원한다.