Ⅰ. 서론 통신 산업은 고객에게 더 빠른 데이터 속도와 더 우수한 서비스 제공을 위해 발전되어왔다. 이와 함 께 위성통신 시장은 지금까지 지배했던 정지궤도 위성통신 대신 더 높은 통신속도와 낮은 지연이 가 능한 저궤도 군집위성통신시스템으로 이동하고 있 다[1]. 저궤도 군집 통신위성을 이용한 초고속 인터넷에 대한 관심이 증가되는 가운데 스페이스X(SpaceX), 원웹(OneWeb), 텔레샛(Telesat) 및 아마존(Amazon)은 향후 몇 년 동안 최대 46,100개의 위성을 발사할 계 획이라고 발표하였다[2]. 이는 지난 60년 동안 우 주로 보낸 물체의 5배 이상으로 매우 많은 수의 위 성이 궤도에서 동작한다는 의미이다. 초고속 인터 넷을 제공하기 위한 수많은 위성으로 이루어진 저궤도 군집위성은 민간 주도로 이루어지는 뉴스페 이스(New Space)의 일환으로 우주 경쟁이 뜨겁게 이 루어지고 있다[3]. 상업용 통신을 위한 스페이스X 사업과는 달리 중국 정부는 13,000기의 군집위성 을 운영할 수 있는 회사를 설립하였다. 국영 기업을 감독하는 정부 기관인 국유자산감독관리위원회가 2021년 4월 29일 중국 위성 네트워크 그룹 창립과 GW(Guo Wang)란 명칭의 군집위성 시스템 구축을 발표하였다[4]. 우리나라도 뉴스페이스 시대에 맞추어 국내 기업 이 위성개발 분야에 적극적으로 참여하고 있다[5]. 위성 및 국방 분야 기술을 보유한 한화시스템은 원 웹과 투자 계약을 2021년 8월 체결하였다. 한화시 스템은 위성안테나 등의 축적된 개발 역량을 활용 하여 저궤도 군집위성 통신시스템 시장에 적극 참 여하고, 아시아 권역 위성 인터넷망 공급 가능성을 기대하고 있기 때문이다[6]. 우리나라 정부도 6G 시 대를 준비하기 위해 위성통신발전전략을 발표하였 다. 위성통신 기술과 서비스 실증을 추진하여 관련 산업의 성장을 적극 지원하기 위한 것으로 저궤도 위성 발사 계획을 제시하였다[7]. 글로벌 디지털 격차를 해소하기 위한 글로벌스 타, 이리듐 등과 같은 이전 사업과는 달리 저궤도 군 집위성 시스템은 새로운 비즈니스 모델 창출과 상 당한 비용 절감에 의해 성공 여부가 결정된다. 특히 성공하기 위해서는 설비 투자비와 관련 있는 위성 당 제작 비용이 낮아야 한다. 또한, 위성의 수명주기 에 맞추어 계속 발사되기 위해서는 대량 생산이 가 능해야 한다. 위성통신 기능을 수행하는 탑재체를 개발할 때 제작비용과 대량생산 가능성을 함께 고 려해야 한다[8]. 본고는 저궤도 군집 통신위성 탑재체 핵심기술을 다루기 위해 위성통신시스템 정의, 국외 기술 동향 과 탑재체의 주요 기술을 기술한다. 이를 위해 Ⅰ장 서론에 이어, Ⅱ장에서는 군집 통신위성 시스템의 정의와 국외 위성 시스템의 현황을 보인다. Ⅲ장에 서는 위성 탑재체 구성과 위성 탑재체의 핵심 기술 인 안테나, 위성 간 통신장치 그리고 디지털 신호처 리장치의 기술을 나타낸다. Ⅳ장에서는 결론을 맺 는다. Ⅱ. 저궤도 군집위성 현황 1. 저궤도 군집위성통신시스템 정의 저궤도 군집위성통신시스템은 “저궤도에 수백 기 이상의 대량 생산된 통신 위성을 배치하여 초고 속 인터넷 서비스를 제공하는 통신시스템”이다. 네 트워크 구조는 지상 기반 네트워크와 위성 기반 네 트워크로 구분될 수 있으며, 위성 기반 네트워크에 는 위성 간 데이터 링크 기능을 포함하고 있기 때문 에 위성 탑재체의 규모가 커지고 복잡해지지만, 지 상 기반에 비해 소수의 게이트웨이(Gateway)로 운영 이 가능하다. 일반적으로 위성 기반 네트워크를 중심으로 하 는 군집위성 통신시스템은 그림 1과 같이 우주 부문 (Space Segment), 지상 부문(Ground Segment) 그리고 사용자 부문(User Segment)으로 구분된다. 우주 부문에 서 통신 신호를 재생할 수 있는 위성탑재 신호처리 기(OBP: On-Board Processor)가 있는 위성 탑재체는 인접 위성과 서로 연결되고, 탑재체 내부에서 무선 인터페이스 프로토콜을 제공할 수 있다. 이 경우 위 성은 우주 기지국 역할을 하고 사용자에게 무선 액 세스 제공이 가능하게 된다. 지상 부문에는 게이트 웨이와 네트워크관리센터(NMC)가 포함된다. 게이 트웨이는 안테나, 기저대역 처리장치, 라우터 및 핵 심 네트워크 장치로 구성되고, 보이는 여러 개의 위 성과 동시에 연결할 수 있다. 네트워크관리센터는 전체 위성 통신시스템의 운영, 관리 및 제어의 중심 으로, 모든 게이트웨이를 제어한다[9]. 2. 저궤도 군집 통신위성 현황 가. 스타링크(Starlink) 스페이스X의 스타링크 위성통신시스템은 2022년 2월 5일까지 발사된 2,064기 위성 중 1,866기로 전 세계 이용자에게 광대역 인터넷 서비스를 제공하고 있다. 2022년 2월에는 고품질 서비스를 위한 스타링 크 프리미엄도 출시하였다. 통신시스템의 사용자 링 크는 Ku 대역, 피더 링크는 Ka 대역을 이용한다. 그 리고 위성 간 통신은 레이저 통신이 사용되고 있다. 현재까지 스타링크 위성은 2기의 초기 위성을 제 외하고 v0.9, v1.0 그리고 v1.5가 개발되어 발사되 었다. 위성통신 검증을 위한 시험위성 v0.9는 Ka 대 역과 위성 간 통신 링크 장치가 없는 프로토타입으 로 개발되었다. 무게가 227kg인 시험위성은 초고속 데이터를 처리할 수 있는 Ku 대역 위상배열 안테나 등 통신 탑재체의 기술과 별 추적기 등 위성의 주요 기술을 검증하기 위해 개발되었다. 발사체에 위성 을 최대한으로 많이 적재하기 위해 편평한 평면 형 태로 탑재체를 설계하여 위성의 부피를 최소화하였