[위성통신①] 우주도 소버린 전쟁…“저궤도 위성망 잡아라”

저궤도(LEO) 위성통신은 단순 통신 서비스를 넘어 국가 안보·통신 주권의 핵심 요소로 부상하며 위상이 변화하고 있다. 비지상 네트워크(NTN) 기술은 지상 기지국을 대체하고 통신 커버리지를 확장하는 역할을 맡고 있다. 특히 러시아-우크라이나 전쟁에서 '스타링크(Starlink)'가 군사·민간 통신망에 활용된 사례 이후 독자적 위성망 확보 논의가 전 세계적으로 확대됐다.

이 같은 흐름 속에 국내에서도 위성망·단말·통신장비 각 영역에서 저궤도 위성통신 생태계를 구축하려는 움직임이 나타나고 있다. 정부는 국가 차원에서 대응에 나서 2035년까지 한국형 저궤도 위성통신망 구축을 목표로 하고 있다. 이번 기사는 글로벌 저궤도 위성통신 시장 재편 및 국내 상황을 2편으로 점검한다.

글로벌 저궤도 위성통신 시장에서는 미국 SpaceX의 스타링크(Starlink)가 선도 사업자로 앞서고 있다. 경쟁 사업자로는 프랑스 Eutelsat의 유텔셋 원웹(Eutelsat OneWeb)과 미국 Amazon의 아마존 레오(Amazon Leo)가 있으며, 유텔셋 원웹·아마존 레오가 시장 선점 경쟁을 벌이는 구도다.

SpaceX는 대규모 위성군 기반을 바탕으로 상용 서비스를 빠르게 확대하고 있다. Eutelsat은 기업·정부용 위성통신 중심으로 서비스를 확대하고 있으며, Amazon은 수천 기 규모 위성군 구축을 추진하면서 시장 진입을 본격화하고 있다.

SpaceX는 위성인터넷 외에도 위성-휴대전화 직접 연결 D2C를 지원하고 있다. D2C는 다이렉트-투-셀을 뜻한다. SpaceX는 기업·국방 시장으로도 영역을 확대하고 있으며, 후발 사업자들도 이동통신·정부·국방 활용처 확대를 추진하고 있다.

기존 위성통신의 주 활용처는 위성방송이었다. 과거 위성통신 방식은 정지궤도 위성 기반 방송 신호 광역 전송이 중심이었다.

또 다른 과거 위성통신 방식으로는 초소형 위성 지구국(VSAT) 등 별도 안테나·단말 설치 후 데이터 송수신이 이뤄졌다. 이처럼 위성통신은 고정형 서비스를 중심으로 활용돼 왔다.

이후 위성통신 기술 활용 범위는 고정형 서비스에서 이동통신 영역으로 확대됐다. 3GPP의 5G 표준에는 비지상 네트워크(NTN) 기술이 포함됐고, 이에 따라 위성과 지상 이동통신망의 단일 통신 생태계 연결 움직임이 본격화됐다.

NTN은 지상 고정 기지국 대신 인공위성·고고도 무인기(HAPS)·드론 등 공중·우주 인프라를 기지국 또는 중계기로 활용하는 통신망을 뜻한다. 2022년 Release 17에서는 5G 글로벌 표준에서 NTN 표준의 기본 틀이 마련됐다.

이후 Release 18‧19에서는 세부 기능이 구체화됐다. 구체화 내용은 커버리지·이동성 개선, 10기가헤르츠(GHz) 이상 주파수 대역 지원, VSAT 지원 등이다.

릴리즈 20 주요 연구 대상은 글로벌위성항법시스템(GNSS) 신호 단절 상황에서도 NTN 통신 유지 기술이다. 이에 따라 위성 역할 변화도 지상 기지국 보완망 활용을 넘어 이동통신망 구성 요소로 통합되는 방향으로 제시된다.

이런 흐름 속에서 별도 위성 전용 단말·대형 안테나 없이 일반 휴대전화와 위성 직접 연결이 가능한 D2C 기술이 부상하고 있다. 대표 사례로는 스페이스X '스타링크 모바일(Starlink Mobile)'이 거론된다. 이동통신사-위성사업자 협력도 확대되고 있으며, 미국 통신사 티모바일(T-Mobile)은 스타링크 기반 위성 문자 서비스를 제공하고 있다. 일본 통신사 KDDI는 2025년 4월 'au 스타링크 다이렉트(au Starlink Direct)'를 출시했으며, 이 서비스는 스타링크 위성과 일반 스마트폰 직접 연결 서비스로 KDDI의 해당 서비스 상용화에 해당한다. 이에 따라 위성통신 적용 대상도 특정 장비 보유 사용자 중심에서 휴대전화 사용자 대상 이동통신으로 확대되고 있다.

위성통신의 변화 요인 중 하나는 위성 위치 궤도와의 밀접한 관련이다. 최근 위성통신 시장에서 주목받는 대상은 저궤도 위성통신이다.

정지궤도 위성은 지구 적도 상공 약 3만6000km 고도에 놓이며, 공전 주기가 지구 자전 주기와 동일하다. 이 때문에 지상 관측상 정지 상태처럼 보이며, 정지한 것처럼 보여 정지궤도라는 명칭이 붙었다.

정지궤도 위성은 1기만으로도 지구 표면 약 3분의 1을 커버할 수 있지만, 왕복 지연시간은 약 480600ms다. 반면 저궤도 위성은 지표면 기준 보통 3002000km 고도에서 낮은 고도로 빠른 공전을 하며, 지상과 가까워 왕복 지연시간을 20~50ms 수준으로 낮출 수 있다.

다만 저궤도 위성은 개별 커버리지가 상대적으로 좁고 지속적 이동 특성을 지닌다. 이에 따라 넓은 지역에서 무중단 서비스를 제공하려면 수백~수천 개 위성의 constellation 배치가 필요하다.

위성통신은 소수 정지궤도 위성 광역 커버 방식에서 저궤도 군집 위성·지상망 연계 방식으로 무게중심이 이동하고 있다. 3GPP NTN 표준 확산과 D2C 기술 확산도 이런 변화를 뒷받침하고 있다.

이에 따라 위성통신의 위상도 지상망과 분리된 독립 인프라가 아니라는 방향으로 변화하고 있다. 위성의 역할은 지상 이동통신망 커버리지 확장·보완 네트워크로 부각되고 있다.

이런 흐름 속에서 스타링크 서비스 확산이 이어졌고, 스타링크가 거론되는 영역도 전쟁터로 확대됐다. 러시아-우크라이나 전쟁은 소버린 위성망 구축 논의를 촉진한 계기가 됐다.

2022년 스타링크는 전쟁 중 파괴·악화된 통신망 대체를 목적으로 우크라이나 민간인·정부·군에 중요 서비스를 제공하는 데 활용됐다. 초기 지원 주체는 스페이스X였고, 초기 지원 방식은 우크라이나 무상 서비스였다. 2023년 6월부터 우크라이나 스타링크 비용 부담 주체는 미국 국방부다.

위성 기지국은 전장에서 역할이 크며, 지상 기지국을 대신하는 통신망 기능을 수행한다. 이 같은 위성 기지국의 기능은 전쟁 승패에도 영향을 미친다. 이런 환경 변화와 함께 전술통신망 연계 방식은 킬체인(Kill Chain)에서 킬웹(Kill Web)으로 변화하는 추세다. 킬체인(Kill Chain)은 탐지·의사결정·타격 연결의 일직선 단일 연결고리로 이뤄진 연쇄 타격 체계다. 반면 킬웹(Kill Web)은 육·해·공군 센서·지휘부·타격 체계 등 다양한 전력 요소를 연결하는 거미줄형 네트워크 기반 타격 체계다.

전쟁 양상도 과거 전쟁 방식인 강력한 무기체계 중심 전투력 경쟁에서 변화하고 있다. 현대전에서는 감시·정찰 센서 활용이 확대되고 있으며, 타격 수단은 데이터 기반으로 고도화되고 있다. 이에 따라 전장 범위는 육상·해상을 초월하고, 전장 영역은 사이버·우주로 확대되는 추세다.

기존 킬체인 방식은 감시·정찰 센서·지휘통제체계·타격체계의 단일 연결고리 결합이라는 점에서 취약성이 있다는 지적이 나온다. 이에 따라 각 전력 요소의 유기적 연결을 바탕으로 하는 킬웹 방식의 필요성이 제기된다. 킬웹은 하나의 링크가 단절돼도 전체에 영향이 미치지 않는 특성을 갖는다.

정길수 국방과학연구소 팀장은 러시아 우크라이나 전쟁의 킬웹 대표 사례로 GIS ARTA를 제시했다. GIS ARTA는 포병 사격통제 전장관리 시스템으로, '포병용 우버'라는 별칭으로도 불린다. 이 체계는 표적 탐지·식별·타격 소요 시간을 대폭 축소한 것으로 설명된다.

과거 타격 소요 시간은 20분이었지만 GIS ARTA 적용 후 타격 소요 시간은 1분으로 줄었다. 정길수 국방과학연구소 팀장은 GIS ARTA가 전면전 초기 러시아의 사이버 공격에 따른 통신 마비 이후 2022년 중반부터 저궤도 위성 중심 복합망 구조를 차용했다고 밝혔다.

전술통신망 연결 방식이 '킬체인'에서 '킬웹'으로 전환되면서, 끊김·소실 상황에서도 센서-지휘-타격 흐름을 지속하기 위한 우주 기반 백본망 요구가 제기되고 있다. 지향점은 '킬체인' 구현 우주 방위 네트워크이며, 목적은 전장 데이터의 언제 어디서든 전달이다.

이에 미국은 정지궤도 위성 중심 체계를 유지·고도화하면서, 저궤도 위성군을 포함한 다양한 궤도 자원의 통합을 추진하고 있다. 통합 방식으로는 하나의 연계 데이터 네트워크인 '스페이스 데이터 네트워크(SDN)'를 구상하고 있으며, 군·상용 우주 자원을 통합하는 SDN을 핵심 인프라 구축 구상으로 제시하고 있다. 관계 규정상 SDN은 우주 데이터 연결 인프라다.

미국방부는 SDN을 바탕으로 확장전투공간체계(PWSA)를 제시했다. PWSA는 대규모 저궤도 위성 군집위성 기반 네트워크 체계로, 탐지·추적부터 전술 데이터 전달까지를 통합 지원 범위로 삼는다. 구성 요소는 감시·추적(Tracking), 획득정보의 지속·유지(Persisting), 항법·포인팅(PNT), 운용용 지상체와 관리 체계를 포함한다. 관계 규정상 PWSA는 저궤도 위성 기반 백본 구축 체계다.

글로벌 저궤도 위성통신 시장에서는 대표적 글로벌 저궤도 위성통신 서비스인 스페이스X 스타링크를 비롯해 기타 글로벌 저궤도 위성통신 서비스인 유텔셋 '원웹', 아마존 '아마존 레오' 등이 거론된다.

최근 5년 사이 해당 기업들과 협업하는 기업들은 급성장했으며, 이들 급성장 대상에는 미국 중소·제조기업도 포함됐다. 이러한 배경에는 미국 국방부의 PWSA 아키텍처 기반 제조업 투자 확대가 있다.

미국은 'HALO'를 추진하고 있다. HALO는 유망 기술 보유 기업을 선정해 저궤도 위성 통신 기술 시연을 진행하고, 이를 바탕으로 대규모 군사위성 계약을 신속 체결하는 데 목적을 둔 프로그램이다.

올해 HALO를 통해 위성통신 기업 AST 스페이스모바일(AST SpaceMobile)은 3000만 달러 지원을 받았다. 또 위성 제작 기업 카펠라 스페이스(Capella Space)는 올해 HALO를 통한 프로토 타입 계약을 체결했으며, 계약 규모는 총 잠재가치 4890만 달러다.

위성통신포럼 부집행위원장이자 아주대학교 교수인 김재현은 최근 5년 사이 미국 중소 위성 제조기업이 빠르게 성장했다고 밝혔다. 그는 그 배경으로 국방부·SDA 투자를 꼽았으며, 미국에서는 기존 레거시 우주산업체의 매출 확대와 생산 규모 확대, 중소기업의 매출 확대와 생산 규모 확대가 함께 이뤄지면서 공장 자동화 기반 제조 체계를 도입하고 수백 기 위성 생산 가능한 '메가팩토리' 형태를 구축하고 있다고 설명했다.

김재현은 이런 대량생산 체계가 수직계열화, 공장 자동화, 위성 플랫폼 표준화를 바탕으로 가능해졌다고 설명했다. 그는 외부 부품 조달 시 납기 문제 발생 가능성과 공급망 문제 발생 가능성이 있고, 이로 인해 생산 지연 가능성이 있는 만큼 이에 대응해 핵심 부품 자체 생산 가능한 제조 역량 내재화가 이뤄지고 있다고 전했다. 아울러 피지컬 AI 활용 공장 자동화 접목이 진행되고 있으며, 공장 자동화의 효과로 생산 속도 향상이 나타나고 있다고 덧붙였다.

위성 생산에서는 위성 크기·임무 차이와 무관한 공통 활용용 범용 위성 플랫폼을 구축하고, 임무별 기능은 소프트웨어 업그레이드로 구현하는 방식이 제시된다. 이는 임무마다 하드웨어를 새로 설계하는 대신 공통 플랫폼을 바탕으로 제작하는 접근이다.

이 같은 범용 플랫폼·소프트웨어 방식은 생산 효율성을 높이는 요인으로 거론된다. 공통 플랫폼 기반으로 위성을 신속하게 제작할 수 있고, 소프트웨어를 바꾸는 방식으로 대량 생산에도 대응할 수 있다.

또한 소프트웨어 변경 방식은 다양한 임무 대응에도 연결된다. 하드웨어를 매번 신규 설계하지 않고도 임무별 기능을 구현할 수 있어 공통 활용용 범용 위성 플랫폼 구축과 맞물린 생산 방식으로 제시된다.

이 같은 산업적 흐름 속에서 해외 주요국들은 저궤도 위성통신망 구축을 추진하고 있다. 우리 정부도 한국형 저궤도 위성통신망 확보에 주력하고 있다.

방위사업청은 2026년 2월 '저궤도위성통신산업협의회'를 설립했다. 이 협의회에는 KT 샛, LIG D&A, 한국항공우주산업, 인텔리안테크놀로지스, 한화시스템, 쏠리드, 아리온 등이 참여하고 있다.

이번 기사는 저궤도위성통신산업협의회 논의 내용과 관련해 김재현 위성통신포럼 부집행위원장인 아주대학교 교수를 인터뷰해 구성됐다. 김재현은 기사 인터뷰 대상으로 제시됐다.

K-LEO 산업협의회는 정부 주도 투자·계약만으로는 민간 위성 개발·운영 실무 주체의 즉시 연계가 어렵다는 문제의식에서 설립됐다. 협의회 설립 배경에는 국내 민간 기업 집결 필요와 실무 논의·협업 플랫폼 필요가 함께 작용했다.

협의회는 이에 따라 국내 기업들이 모여 협업할 장을 만드는 데 초점을 맞췄다. 정부 주도 방식만으로는 민간 실무 연결이 부족하다는 판단 아래 협의체가 필요하다는 취지다.

참고 사례로는 EU 'IRIS²'가 제시됐다. 유럽은 스타링크, 중국 위성망에 대응하는 차원에서 스페이스라이즈(SpaceRISE) 컨소시엄을 구성했으며, 'IRIS²(Infrastructure for Resilience, Interconnection and Security by Satellite)' 프로젝트를 통해 독자적 저궤도·중궤도 위성통신망 구축을 추진하고 있다.

이후 협의회 관련 논의는 지난해부터 방위사업청 중심 국제 협력 필요성 논의 다수 진행으로 이어졌다. 동시에 군 요구로 저궤도 위성통신망의 신속 확보 필요도 부각됐다.

이 같은 논의의 배경으로는 우크라이나 전쟁, 이란 관련 사례가 언급됐다. 해당 사례들은 스타링크 같은 위성통신의 군사·비상 통신 수단 활용을 보여줬으며, 발언자도 정부 주도 방식만으로는 민간 실무 연결이 부족해 협의체가 필요했고, EU 사례를 참고했으며, 최근에는 방위사업청 중심으로 국제 협력과 군의 저궤도 위성통신망 확보 필요를 논의 중이라는 요지로 설명했다.

우리나라가 독자적으로 위성과 지상 인프라를 전면 생산하는 것은 당장 어렵다는 전제에서, 국내 요구를 충족하면서 신속하고 저비용으로 구축하기 위한 대안으로 해외 기업과의 협력 필요성이 제기된다. 협력 취지의 접촉 대상으로는 스페이스X, 아마존, Rocket Lab, 텔레셋(Telesat), MDA 등이 거론된다. 이와 함께 외국 위성망을 단순 도입하는 방식 외의 방안도 검토된다.

다만 해외 기업이 국내 사업에 참여할 경우에는 국내 보안 요구사항을 충족해야 한다. 이를 위한 방안으로 국내 생산시설 구축 논의가 가능하다는 점이 함께 제시된다. 국내에서 직접 생산하는 대상으로는 위성과 관련 장비가 포함된다.

아울러 절충교역도 검토 가능하다. 절충교역은 대규모 사업 수주국에 기술 이전, 현지 생산, 관련 장비 구매 등 반대급부를 제공하는 방식이다. 특히 캐나다와의 대형 방산사업이 성사될 경우 텔레셋 등과 국내 저궤도 위성통신 사업을 연계하는 방안을 검토할 수 있다는 구상도 함께 제시된다.

저궤도 위성 부상으로 위성 개발 패러다임이 변화하고 있다. 정지궤도 위성은 우주 고장 시 수리가 불가해 신뢰성 확보 방식으로 보드 2중화·3중화를 적용해 왔고, 이에 따라 부품·설계 비용이 증가했다. 반면 저궤도 위성에서는 상용 부품의 우주 환경 사용 가능 설계·검증 방식이 확대되면서 비용이 크게 하락하고 있다.

이 같은 변화 속에서 국내 저궤도 위성통신 산업 성장을 위해서는 우주 운용 경험 축적이 필요하다는 의견이 나왔다. 우리나라는 통신 분야에서 세계적으로 앞선 나라지만, 우주에서 통신 부품·시스템 실제 운용 경험(heritage)은 부족한 상황이다. 이에 따라 실제 우주 환경 경험 축적을 목적으로 작은 위성 다수 발사가 필요하다는 지적이다.

이 같은 경험 축적은 위성 운용 노하우 확보로 이어질 수 있다. 아울러 국내 통신 부품·소재 기업의 실제 우주 성능 검증 사실을 대외적으로 입증하는 효과도 기대된다. 실제 우주 성능 검증은 제품 신뢰성·경쟁력 향상으로 연결된다.

출처: 아이티데일리 (IT DAILY) · 성원영 기자
원문: https://www.itdaily.kr/news/articleView.html?idxno=241250

참고자료

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