저궤도 위성 시스템 설계의 새로운 패러다임
'메가 컨스텔레이션' 최적화…AI 기반 충돌 예측·궤도 유지 가능
연구진은 기존 위치정보시스템(GPS)과 스타링크 등에 폭넓게 사용돼 온 '워커 방식(Walker)'의 한계를 보완한 '알지티-워커(RGT·Repeating Ground Track-Walker) 위성배치 이론'을 정립했다.
전통적인 워커 방식은 위성군 설계 분야를 수십 년간 지배해 왔으나, 위성 수가 급증하는 메가 컨스텔레이션 환경에서는 계산의 복잡성과 효율성 측면에서 한계가 있었다.
이번에 개발된 RGT-워커 이론은 기존 구조의 장점은 유지하면서도 위성군의 동역학을 정교한 수학적 구조로 표현해 계산 절차를 단순화했다. 특히 메가 컨스텔레이션 운용의 핵심 지표인 재방문 주기 단축과 관측·통신 범위 확장 면에서 기존 방식보다 우수한 성능을 입증했다.
아울러 인공지능(AI) 기법과의 높은 호환성을 자랑한다. 연구진은 위성 배치를 수학적으로 구조화함으로써 ▲충돌 위험 예측 ▲궤도 유지 및 변경 전략 최적화 ▲임무 맞춤형 위성배치 도출 등 고난도 우주 역학 문제에 인공지능(AI)을 손쉽게 적용할 수 있는 틀을 마련했다.
이성섭 교수를 비롯해 전현석·고현철 교수, 이윤서 연구원 등으로 구성된 연구팀은 현재 과학기술정보통신부와 국방부 등이 참여하는 '다부처 초소형위성 체계' 구축 사업에 참여하고 있다.
연구진은 관련 연구 성과 다섯 편을 해당 분야 상위 10% 이내 국제학술지에 게재했으며, 향후 RGT-워커 이론을 실제 한국형 저궤도 위성망 설계에 적용해 적은 수의 위성으로도 높은 성능을 발휘하는 배치 전략을 실증할 계획이다.
엄종화 세종대 총장은 "RGT-워커 이론은 저궤도 위성 시스템의 설계 패러다임을 도약시킬 수 있는 전략적 원천기술"이라며 "세종대 우주항공산업연구소의 연구가 우리나라 우주산업 경쟁력을 세계 수준으로 격상시키는 데 이바지할 수 있도록 전폭적인 지원을 아끼지 않겠다"고 강조했다.
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