[대전=뉴시스] 김양수 기자 = "K-HERO 검증을 기점으로 전기추력기를 탑재한 국내 소형위성이 본격적으로 확산될 것이다. 이 기술은 연비가 좋아 소형·군집위성 시대를 선도할 수 있다"

한국과학기술원(카이스트·KAIST) 원자력및양자공학과 최원호 교수는 27일 발사되는누리호에 실려 우주 검증이 진행되는 초소형 홀추력기 시험위성 'K-HERO'의 개발 의미를 이같이 밝혔다.

최 교수팀이 개발한 큐브위성 K-HERO(KAIST Hall Effect Rocket Orbiter·KAIST 홀추력기 시험위성)가 이날 새벽 전남 고흥 나로우주센터에서 발사되는 누리호 4차 발사체에 탑재돼 우주로 향한다.

이번 누리호 4차 발사는 한국항공우주연구원(KARI)에서 기술이전을 받아 민간기업 한화에어로스페이스가 주관하는 첫 민간주도 발사로, 국내 우주산업의 출발점이다.

주 탑재체인 차세대중형위성 3호와 함께 산학연이 개발한 12기의 큐브위성이 실리며 이 중 하나가 K-HERO다.

K-HERO는 최원호 교수 연구팀이 KARI 주관 '2022 큐브위성 경연대회' 기초위성 개발팀으로 선정되면서 개발이 진행됐다.

기초위성은 본격적인 비행모델(FM) 제작에 앞서 설계와 핵심 부품이 우주환경에서 정상적으로 작동하는지 확인하는 기술 검증용 위성이다. 가로·세로 10㎝, 높이 30㎝, 무게 3.9㎏의 3U 표준 큐브위성인 K-HERO는 발사체와의 안정성·전기 규격·인터페이스 설계 조건이 완벽하다.

K-HERO의 이번 검증은 개발된 150W급 초소형 위성용 홀추력기(Hall thruster)가 우주에서 실제로 작동하는지를 확인하는 과정이다.

홀추력기는 '전기로 움직이는 우주용 엔진'으로 전기를 이용해 위성을 천천히,  효율적으로 움직이는 전기추진 엔진이다.

로켓처럼 연료를 많이 태워 순간적으로 큰 힘을 내는 방식이 아니라 전기로 기체(제논)를 플라즈마 상태로 만들고 이를 뒤로 빠르게 내보내 위성을 밀어내는 방식으로 작동한다. 홀추력기는 연비가 높다는 장점 덕분에 소형·군집위성 시대의  핵심 기술로 꼽힌다.

홀추력기는 이미 20~30년 넘게 대형 위성과 심우주 탐사선에서 사용돼 온 기술이지만 크기와 전력 요구량이 커서 과거에는 대형 정지궤도(GEO) 통신·방송 위성에서 주로 운용됐고 NASA·ESA의 심우주 탐사선에서도 장거리 비행을 위해 사용됐다.

최근 SpaceX 스타링크 위성군의 등장으로 소형·초소형 전기추력기에 대한 수요가 급증하고 글로벌 우주산업이 군집위성 중심으로 변화하면서 작고 효율 좋은 추력기가 필수 기술이 됐다.
 
K-HERO는 국내 기술로 만든 초소형 홀추력기를 우주에서 직접 실증하는 첫 사례로, 국내 기술 경쟁력을 높이는 중요한 이정표가 될 전망이다.

최원호 교수은 2003년 국내 최초로 홀추력기 연구를 시작해 플라즈마 물리 기반의 원천 기술을 확보한 뒤 2013년 'KAIST 과학기술위성 3호'에 200W급 홀추력기를 성공적으로 탑재하며 기술의 실용성을 입증했다.

이번에 더 낮은 전력(30W)에서도 동작할 수 있도록 개선해 초소형위성을 겨냥한 차세대 모델을 개발했다. K-HERO 개발과정에는 최 교수팀의 실험실 창업기업 코스모비㈜도 참여, 기술 상용화 기반이 탄탄하다.

최원호 교수는 "K-HERO를 시작으로 국내에서도 전기추력기를 탑재한 소형위성이 본격적으로 늘어날 것"이라면서 "이번에 검증되는 홀추력기는 저궤도 군집 감시정찰 위성, 6G 통신위성, 초저궤도 고해상도 위성, 소행성 탐사선 등 다양한 임무에 활용될 수 있다"고 강조했다.

이광형 총장은 "케이-히어로 발사는 KAIST의 전기추력 기술을 우주에서 직접 검증하게 될 뜻깊은 기회로 국내 소형위성 기술 경쟁력을 한 단계 더 높일 중요한 전환점이 될 것"이라며 "앞으로도 우리나라 우주기술 발전을 위해 지속적으로 기여하겠다"고 말했다.


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