인공위성은 어려운 조건 속에서도 자신의 임무를 수행해야 합니다 우주로 올라가는 순간부터 난관입니다 발사체에 실려 궤도에 진입할 때까지 엄청난 충격과 진동을 견뎌야 합니다. 궤도에 진입하더라도 영상 수백 도에서 영하 수백 도를 오가는 극한의 온도 변화를 견뎌내야 하고 끊임없이 쏟아지는 고에너지 입자인 우주선(cosmic ray)을 견뎌내야 합니다. 하지만 이처럼 척박한 외부 환경도 인공위성의 임무를 어렵게 하지만 인공위성 내부 환경으로 인한 영향도 적지 않습니다. 그래서 과학자들은 인공위성 내부의 환경을 개선하기 위해 끊임없이 노력하고 있다고 합니다. 그 노력은 과연 어떤 것일까요?
인공위성부터 적용되는 진동 저감 기술인 인공위성에는 다양한 탑재체가 실려 있습니다. 이 탑재체는 구동하면서 미세 진동을 지속적으로 발생시킵니다. 특히 위성의 자세를 제어하기 위한 장치, 전력을 생산하기 위한 태양전지판, 지구와 통신하는 안테나, 적외선 영상을 촬영하기 위해 사용되는 극저온 냉각기, 연료탱크 내 연료 등이 인공위성으로 진동을 만드는 주요 원인입니다.
이 장치들이 만드는 진동은 아주 미세하지만 인공위성에는 치명적입니다. 인공위성이 촬영하는 영상의 품질을 떨어뜨리고 임무수행을 방해하기 때문입니다. 높은 해상도의 영상을 촬영하는 위성일수록 그 영향은 커집니다. 그래서 과학자들은 인공위성의 진동을 저감하는 다양한 기술을 개발하고 있습니다. 인공위성에서 진동을 줄이는 방법은 크게 두 가지가 있습니다. 먼저 자동차나 항공기에서 발생하는 소음과 진동을 줄이기 위해 수십 년간 적용되어 온 “수동형(passive) 진동 저감 기술”입니다.
수동형 진동 저감 기술은 외부 에너지 없이 진동을 흡수하는 방법입니다. 단지 진동에 반대하는 힘이나 움직임을 발생시켜 진동을 흡수합니다. 간단히 설명하면 진동을 발생시키는 장치에 스프링이나 고무와 같은 탄성력이 있는 것을 붙이는 식입니다.
또 다른 기술은 ‘능동형 진동 저감 기술’입니다. 비교적 최근에 등장한 기술입니다. 진동의 세기를 정확하게 예측 또는 감지하고, 이를 바탕으로 외부에서 진동에 반대하는 힘을 발생시켜 진동을 상쇄시키는 방법입니다.
인공위성에는 현재 능동형, 수동형 두 가지 기술이 사용되고 있습니다. 능동형 진동 저감 기술은 진동을 확실하게 없앤다는 장점이 있지만, 없애고 싶은 진동에 대한 정보를 정확하게 알아야 한다는 단점이 있습니다. 그 대신 수동형 진동 저감 기술은 진동의 정보가 정확하지 않거나 끊임없이 진동이 바뀌는 경우에 유용합니다. 따라서 위성 개발자들은 두 기술을 적절히 융합해 다양한 진동에 대응할 수 있도록 설계하고 있습니다.한화시스템, 국내 최초로 위성진동 저감장치를 수출한 그동안 위성진동 저감기술에서는 미국과 유럽 등이 앞섰습니다. 한국은 우주, 위성 분야에서 후발주자로 여겨졌기 때문입니다.그런데 지난 9월 한화시스템이 국내 최초로 우주개발 선진국에 위성 핵심부품을 수출하게 됐습니다. 독일의 위성 기업 OHB system AG와 위성 탑재체의 하나인 적외선 검출기에 들어가는 진동 저감 장치(ICIA)의 수출 계약을 체결했습니다.한화시스템이 조선대학교, 한국항공우주연구원과 공동으로 개발한 위성의 핵심 부품인 “진동 저감 장치”는 진동 크기가 다른 궤도의 미세 진동을 줄일 뿐만 아니라 발사 진동 환경에서의 진동 저감에도 효율적으로 대응할 수 있어 해외 우주 시장에서 기술적 우위와 차별성을 인정받고 있습니다. 이렇게 다양한 진동에 대응하는 기술을 해외 우주시장에서 인정받아 수출 계약까지 체결하게 된 겁니다.
이 기술은 올해 8월 국제학술지 에어로스페이스에 80kg급 X-대역 능동형 초소형 SAR 위성 설계라는 제목으로 실렸습니다. 이광열 한화시스템 감시정찰사업부장은 “한화시스템은 위성의 전자광학·적외선·영상레이더 탑재체 관련 독자 개발 능력을 모두 확보하고 있는 국내 유일의 기업”이라며 “향후 초소형 SAR 위성, 저궤도 통신위성 서비스 등 위성사업 영역을 더욱 넓혀 글로벌 시장에 적극 진출할 계획”이라고 전했다.아직 우리의 우주 기술은 우주 개발 선진국에 비해 걸음마 수준이지만 우주 산업에서 필요한 것은 인내와 끈기입니다. 방산, 항공사업으로 내부를 튼튼히 다진 한화는 순수 국내 기술로 쏘아올린 누리호의 첫 비행을 시작으로 우주산업 관련 기술을 축적하고 있습니다. 이번 위성진동 저감장치 수출을 계기로 우주산업 글로벌 시장에서도 한화의 기술력이 빛나는 그날까지 한화의 노력은 계속됩니다.
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