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지난 21일, 충북 오송역에서 차로 10분 거리에 있는 한 건물 옥상. 회색 돔이 천천히 열리며, 성인 키만 한 망원경이 하늘을 향해 움직이기 시작했다. 이는 단순한 천체망원경이 아니다. 국내 최초 '우주 광통신 전용 지상국'(Optical Ground Station·OGS)이다. 이날 지상국 개소를 알린 기업은 천문학자들이 설립한 민간 스타트업 '스페이스빔'. 현장을 안내한 김정훈 대표는 "대한민국 우주 광통신 상업화의 역사적 출발점이 될 것"이라며 의미를 부여했다.

우주 광통신은 빛(레이저)을 이용해 인공위성과 지상 간, 또는 인공위성 간에 데이터를 주고받는 통신 기술이다. 기존 우주 통신이 전파를 사용하는 것과 달리, 광통신은 빛의 파장인 레이저를 활용해 훨씬 빠르고 더 많은 데이터를 전송할 수 있다. 우주와 지구를 잇는 '초고속 데이터 고속도로'라 할 수 있다.

이날 공개된 스페이스빔 1호 광통신 지상국은 직경 4m의 원격제어 돔과 금으로 코팅된 고성능 적외선 반사경이 부착된 50cm급 주망원경, 위성 위치를 자동 추적하는 12cm급 보조(굴절)망원경, 그리고 대기 투과율이 높아 통신 효율이 뛰어난 1550나노미터(nm) 파장의 적외선 레이저로 구성됐다. 망원경은 레이저를 쏘는 위치와 받는 위치를 정밀하게 맞춰주는 역할을 한다.

여기에 온·습도계, 풍속계, 시상 모니터 등도 함께 설치됐다. 전체 구축에는 약 6개월이 소요됐고, 수억 원의 비용이 투입됐다. 김 대표는 "외부에서 들어오는 레이저 빛의 방향이 조금만 틀어져도 통신이 어려워질 수 있다"며 "흔들림, 진동, 지구 자전 등의 영향으로 광축이 흔들릴 수 있는데, 이를 자동으로 미세 조정해 정확한 위치로 빛을 안내하는 기술이 핵심"이라고 설명했다.

스페이스빔이 선보인 우주 광통신 지상국은 기존 전파 기반 통신을 대체할 차세대 플랫폼으로 주목받는다. 전파보다 100배 이상 빠른 속도로 데이터를 지상으로 전송할 수 있다. 김 대표는 "현재 위성이 지상으로 데이터를 보내는 속도는 약 1기가비피에스(Gbps) 수준인데, 광통신 시스템이 본격화되면 테라비피에스(Tbps)급까지, 수백~수천 배 속도 향상이 가능하다"고 했다.

실제로 최근 미국 항공우주국(NASA)은 광통신을 통해 200Gbps 이상의 속도를 구현한 바 있다. 따라서 이 기술이 상용화되면, 지구 궤도를 도는 위성에서 고해상도 영상을 마치 실시간 스트리밍처럼 받아볼 수 있는 시대가 열린다. 김 대표는 "기존에는 위성 사진 한 장을 받는 데 수십 분이 걸렸지만, 앞으로는 지구와 달, 화성을 촬영한 영상을 거의 실시간급으로 볼 수 있게 될 것"이라며 "우주에서 실시간 유튜브 방송을 할 날이 머지않았다"고 말했다.

우주산업은 일반적으로 △로켓 발사(업스트림), △위성 운영(미드스트림), △데이터 서비스(다운스트림)로 구분된다. 과거 한국은 주로 업스트림 분야에 집중했지만, 최근에는 미드스트림과 다운스트림에서 경쟁력을 확보해야 한다는 목소리가 높다. 김 대표는 "이 지상국은 단순히 데이터를 수신하는 것을 넘어, 전 세계 광통신망과 연결되는 '우주 데이터 허브' 역할을 하게 될 것"이라며 "기지국 사업을 통해 광통신 인프라를 확보한 뒤, 데이터를 필요로 하는 수요에 맞춰 가공하고 서비스를 제공하는 '우주 데이터 종합 플랫폼'으로 발전시킬 계획"이라고 말했다.

스페이스빔은 지상국 확대 방안으로 기존 천문대 망원경을 광통신용으로 개조하는 방안을 검토 중이다. 김 대표는 "전 세계에 1m급 이상 천문대 망원경이 수천 개에 달한다"며 "기존 망원경 장비를 이용하면 구축 비용을 절반 이상 절감할 수 있다"고 했다. 이어 "타임 셰어 방식으로 천문 관측과 통신 기능을 병행하는 모델을 각국 천문대에 제안 중"이라고 덧붙였다.

스페이스빔은 국내 항공우주연구원과 함께 정부용 광통신 지상국 구축 사업도 논의 중이다. 향후 정부 위성 수신 체계의 일부로 이번 광통신 지상국이 편입될 가능성도 있다. 또 자체 위성을 쏘아 올리기보다는, 이미 궤도에 올라간 위성들과 협력하는 전략을 택하고 있다. 나라스페이스, 스페이스린텍 등 국내 위성 제작·운용 스타트업들과 연계해 지상국-위성 간 실증 사업도 진행할 방침이다. 위성 운영사에는 고속 데이터 전송 장비를 임대하고, 스페이스빔은 그 데이터를 활용해 부가가치를 창출하는 방식도 구상하고 있다. 김 대표는 "우리가 위성 전체를 만들지 않더라도, 핵심 광통신 부품만 탑재하면 데이터 접근권을 확보할 수 있다"고 설명했다.

스페이스빔의 중장기 목표는 지구를 실시간으로 내려다보는 '우주 기반 CCTV 서비스'다. 현재 대부분의 위성 영상은 정지 이미지지만, 광통신 기술이 상용화되면 실시간 고해상도 영상 송출이 가능해진다. 이는 재난 대응, 해양 감시, 군사 정찰, 기후 분석 등 다양한 분야에서 '게임 체인저' 역할을 할 것으로 기대된다.

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