'우주 광통신' 시대 온다 [지금은 우주]

[아이뉴스24 정종오 기자] 뉴스페이스 시대가 펼쳐지면서 데이터 전송에도 변화가 생길 것으로 보인다. 지금의 무선 주파수로는 앞으로 폭증하는 데이터를 주고받는 데 한계가 있기 때문이다.

우주 광통신은 기존의 무선 주파수(RF) 방식 대신 레이저(빛)를 이용해 데이터를 송수신하는 차세대 통신 시스템을 말한다. 전파보다 파장이 짧은 레이저를 사용하기 때문에 훨씬 더 많은 정보를 빠른 속도로 보낼 수 있다.

문제는 난류, 날씨 등의 영향을 많이 받기 때문에 이를 어떻게 극복하느냐에 있다.

미국 항공우주청(NASA)은 우주 광통신의 장점으로 △더 빠른 속도 △보안성 △경량화 △유연성 등을 꼽았다.

다만 지구 대기가 광통신에 간섭을 일으킬 수 있다. 여기에 구름이나 안개는 레이저 신호를 차단할 수 있다. NASA 측은 “이에 대한 해결책으로 지상에 수신하는 망원경인 지상국을 여러 개 건설하는 방안이 있다”며 “한 기지에 구름이 껴서 신호가 약해지면 다른 기지로 신호를 재전송할 수 있다”고 설명했다.

뉴스페이스 시대가 본격화됨에 따라 전 세계적으로 인공위성과 우주 탐사선 등 우주 인프라가 급격히 증가하고 있다. 우주에서 생성되는 데이터양은 천문학적 수치로 폭증하고 있다. 기존의 무선 통신 방식은 전송 용량의 한계에 이르고 있다. ‘데이터 병목 현상’이 발생할 것으로 보인다.

이 문제를 해결할 핵심 대안으로 ‘우주 광통신’이 꼽힌다. 국내 스타트업체인 스페이스빔이 최근 지상 장거리 실증에서 우주 광통신 성과를 거뒀다.

국내 최장 거리(64km) 실시간 영상 스트리밍에 성공했다. 스페이스빔(대표 김정훈)은 지난 6일 경상북도 인근 수신부를 기점으로 각각 17km, 43km, 64km 떨어진 각 송신부와 레이저 광통신 실증을 마쳤다.

가장 먼 거리인 64km 구간에서도 약 1Gbps 속도로 1분가량(미세 신호 변동 포함) 실시간 동영상 스트리밍을 구현했다.

지상 레이저 광통신은 지표면 가열로 인한 공기의 흔들림(난류)과 바람, 미세먼지 등 기상 현상을 극복하는 게 핵심이다.

스페이스빔은 오랜 천문 관측 경험을 통해 축적한 정밀 제어 기술을 이번 실험에 녹여냈다. 과거 장거리 무선 광통신에서 최대 난제로 꼽히던 PAT(지향-포착-추적, PointingAcquisition-Tracking) 기술의 한계를 스페이스빔의 정밀 제어 솔루션으로 극복했다.

PAT는 제어와 조준 시스템이다. 우주 광통신에서 가장 어려운 기술이자 핵심으로 꼽힌다. 수천~수만 km 떨어진 곳에 있는 바늘구멍 같은 수신부를 정확히 맞춰야 하기 때문이다.

스페이스빔은 대기 난류에 의한 광신호 왜곡을 실시간으로 보정하는 AO(적응 광학, Adaptive Optics) 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 기술적 완성도를 한 단계 더 끌어올린다는 계획이다. 앞으로 지구 궤도상의 위성들이 매일 생산하는 데이터는 약 1만 PB(페타바이트)에 이를 것으로 전망한다.

전 세계가 이 방대한 데이터를 처리하기 위해 우주 광통신 인프라 구축에 사활을 걸고 있다. 스페이스빔의 이번 성과는 우주 데이터 고속도로의 앞선 기술을 확보하는 계기가 될 것으로 보인다.

스페이스빔은 이번 성공을 발판 삼아 앞으로 100km 초장거리 통신 실험에 도전할 계획이다. 고고도 무인기(HAPS)-지상 통신과 위성-지상 통신 실증을 순차적으로 진행, 우주와 지상을 잇는 완벽한 광통신 네트워크 인프라를 구축하는 것이 목표이다.

김정훈 스페이스빔 대표는 “뉴스페이스 시대의 진정한 가치를 구현하려면 우주와 지상을 하나로 묶는 초고속 네트워크를 구축하는 것이 필수적”이라며 “기존 전파 통신의 한계를 극복함으로써 우주 데이터 고속도로 중심에 스페이스빔의 우주 광통신이 있을 것”이라고 말했다.