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[IT뉴스]‘지속 가능한 우주 산업’ 선도할 자, 태양을 잡아라[이창진의 우주로 읽는 과학]

온카뱅크관리자

2026-03-16 21:07:35

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 차세대 ‘우주 강국’ 필요조건 
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 일러스트 | 김상민 기자 yellow@kyunghyang.com
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 스페이스X의 우주 데이터센터 
 달 거점 사업 등 본격화 앞두고 
 전력 확보, 우주 역량 핵심 부상 
 </blockquote>
 <blockquote class="talkquote_frm" contents-hash="82fc4119921b44aad22a93c9bc672bc0cc57402e2937978731b7fee8c66be377" dmcf-pid="V7IfXl0Hv9" dmcf-ptype="blockquote2">
 위성·반도체 경험 축적된 한국 
 ‘태양광 발전’ 개발 로드맵 통해 
 장기 운용 가능한 기술 축적을
 </blockquote>
 연초부터 일론 머스크의 우주 데이터센터 구축 구상이 적지 않은 논쟁을 불러일으키고 있다. 스페이스X와 인공지능(AI) 기업 xAI의 합병이 발표되면서 우주 AI 데이터센터를 위한 최대 100만기의 인공위성 발사 계획이 제시된 것이다. 100만기 위성은 과장된 숫자라는 분석과 함께 전문가들은 이 계획이 기술적으로 많은 문제점을 내포하고 있다고 본다. 비경제적이며 현실적이지 않다는 것이다.
 우선 그렇게 많은 위성은 엄청난 발사 비용이 필요하다. 지구 궤도에서는 정비와 고장 수리가 어려워 장기 운용의 안정성 확보가 쉽지 않고, 대류가 없는 우주에서의 효율적 냉각 방법은 아직도 연구 중이라는 지적이 나온다. 또한, 저비용·고신뢰 부품의 안정적 공급망 구축도 과제이며 무엇보다 전력 생산을 위한 대규모 발전 시설이 가장 큰 기술 난제라는 목소리가 제기된다.
 개별 사업만을 살펴보면 경제성과 실현 가능성에 의문이 생긴다. 그러나 이를 발사, 위성 제조, 통신, 전력, 컴퓨팅을 통합하는 거대한 우주 인프라 구축의 일부로 본다면 상황이 달라진다. 우주 산업 생태계를 선점하려는 장기적 전략이며 기존의 우주 개발 전략을 뛰어넘는 새로운 개발 패러다임으로 해석할 수 있는 것이다.
 스페이스X는 애초 ‘스타링크’를 통한 우주 인터넷 구축을 위해 발사 비용이 저렴한 재사용 발사체 개발을 목표로 했다. 하지만 지금은 다른 외부 발사 수요까지 거의 독점하는 세계적인 발사 서비스 업체가 됐다.
 이제는 우주 AI 데이터센터 구축을 발판으로 발사체, 위성, 우주 인터넷, 컴퓨팅, 그리고 무선 전력 전송을 포함한 ‘우주 태양광 발전(SBSP,Space-Based Solar Power)’을 연결하는 거대한 가치사슬 기반의 우주 인프라를 제시하고 있다. 이 가운데 발사체와 위성 관련 기술은 뉴스페이스 태동과 함께 성숙도가 꾸준히 향상되고 있고, 우주 인터넷은 이미 상용 서비스를 제공하는 단계다. 재사용 발사체와 관련된 기술 개발은 여러 나라가 추격하면서 발사 비용 하락이 이어질 것으로 전망된다.
 이렇게 본다면 거대한 우주 인프라를 완성하는 데 남은 기술적 허들은 지구 궤도 혼잡과 우주 쓰레기 저감 방법, 그리고 SBSP와 무선 전력 전송에 모아진다. 특히 SBSP는 수십년간의 연구와 최근 초기 실증을 통해 가능성이 확인됐다. 다만 전력 생산 규모를 우주 데이터센터에 공급할 정도인 ㎿(메가와트)에서 GW(기가와트) 수준으로 구축하고, 경제성까지 확보하려면 여전히 많은 과제가 남아있다.
 그럼에도 SBSP는 더는 ‘불가능한’ 기술이 아니다. 규모의 확대로 비용 하락이 가능하다는 점에서 산업적 실현성이 있는 전략 기술로 재평가된다. 특히 우주 가치사슬이 확대되고 궤도상 전력 수요가 증가할수록 SBSP는 전력 전송과 관리의 모듈화, 양산 체계를 촉진해 우주 신산업으로 나아갈 잠재력 있는 분야가 될 것이다.
 우주 인프라 구축을 제약하는 핵심 요인 중 하나는 전력 확보다. 지금까지 위성이나 우주정거장은 탑재된 태양전지를 통해 전력을 자급해왔다. 그러나 지구와 달 사이 우주 공간인 ‘시스루나(Cis-lunar)’ 영역에서 장기 체류와 상시 운용 임무가 늘어나고, 우주 데이터센터와 같은 대규모 우주 인프라 구상이 현실화하면 자급에 의한 전력 공급보다 대규모 외부 전력 공급 체계가 필요해진다.
 이때 SBSP는 우주에서 생산한 전력을 마이크로파 등으로 우주 시스템에 전력을 직접 제공하는 유력한 대안이 된다. 기존 SBSP 개발이 주로 우주에서 생산한 전력을 지상으로 전송해 기저전력을 확보하는 구상이었다면, 앞으로는 원거리 전송뿐 아니라 우주 전력시스템 설계, 고효율·경량화 태양전지 및 전력 변환·열관리 기술도 함께 요구된다.
 태양광 발전은 ‘광기전 효과’라는 물리 현상을 이용한다. 우주에서 태양광 발전을 하면 대기와 기상의 영향을 받지 않는 장점이 있지만, 관련 장비의 중량과 전개 면적이 제약된다. 또한 장기간 운용을 위해서 방사선 내구성도 갖춰야 한다. 이 때문에 우주용 태양전지는 다중접합 구조로 고효율 전력 생산을 추구하지만 경량화에는 한계가 있으며, 방사선 평가와 열 진공 시험 등 우주급 품질 기준 적용은 필수적이다.
 그 결과 이 분야는 제한된 수요와 높은 시험 비용을 감당하고, 동시에 임무별 맞춤 설계 요구를 수용할 수 있는 다품종 소량생산 체제의 소수 전문 업체가 세계 시장을 주도해왔다. 그러나 우주 데이터센터처럼 ‘상시 대전력’을 요구하는 우주 인프라가 현실화하면 태양전지뿐 아니라 전력 변환, 배전과 저장 등 전력 시스템 전반이 양산 체계로 전환될 가능성이 있다.
 그동안 한국은 발사체와 위성 등 체계 개발 중심으로 상당한 성과를 축적해왔다. 그러나 우주급 부품과 소자 기반은 여전히 취약하다. 우주급 반도체와 데이터, 통신용 핵심 부품의 상당 부분은 해외 공급망에 의존하고 있다.
 이는 우주 환경에서 요구되는 신뢰성과 내방사선성을 검증할 시험과 인증 인프라에 대한 투자 부족, 제한적인 국내 수요로 인한 시장 규모의 한계가 복합적으로 누적된 결과다. 우주용 태양전지는 이러한 한계를 보여주는 대표적 사례로, 충분한 시험 인프라와 수요 기반이 뒷받침되지 않는 상황에서 기업 단독으로 원천 기술을 축적하기는 현실적으로 어려웠다.
 그러나 이제는 체계 개발의 성과를 지속 가능한 우주 산업으로 확장해야 할 시점이다. 한국의 강점인 반도체, 소재, 통신 등 지상 산업 역량을 우주 환경에 맞게 고도화하고, 이를 연결하는 기업 참여 구조를 마련해야 한다. 우주급 부품과 소자에 대한 시험, 인증 인프라와 실증 중심의 검증 체계가 없다면 민간 기업의 참여와 기술 상용화는 매우 제한될 수밖에 없다. 체계 개발 중심만으로는 우주 선진국으로 도약하기 어렵다. 반복적인 발사 수요 창출, 대형 우주 시스템 개발, 세계적 경쟁력을 갖춘 비(非)우주 기업의 참여, 그리고 전략적인 국제 공동개발은 산업 규모를 확장하고 기술 혁신을 가속화하는 핵심 조건이다.
 또한 우주급 부품과 핵심 신기술 개발은 우주 역량을 질적으로 높여 국제협력의 문턱을 낮추는 데 기여한다. 나아가 한국이 추격자가 아니라 규격을 정의하고 질서를 설계하는 국가로 자리매김할 수 있게 할 것이다.
 이런 관점에서 우주 산업의 기반이 되는 핵심 인프라 기술의 선제적 확보는 전략 전환의 출발점이 될 수 있다. 대규모 전력을 상시 공급할 수 있는 SBSP와 같은 에너지 인프라는 장기 우주 활동의 기본 요소다. 여기에 발사체·궤도 수송선을 포함한 우주 수송 체계와 통신·항법 인프라가 결합할 때 자립적 우주 운영 역량을 완성할 수 있다. 특히 내방사선 특성을 갖춘 우주급 부품의 안정적인 공급망은 이러한 인프라를 지속 가능하게 하는 또 다른 핵심 요소다.
 우주 데이터센터와 장기 운용형 우주 인프라가 확대되고 달 표면 거점이 본격화하는 2030년대 중반쯤에는 전력 확보가 우주 개발 핵심 요소로 부상할 가능성이 크다. 이 과정에서 SBSP는 단순한 전력 공급 수단을 넘어 발사 수요 확대, 우주급 부품 산업의 육성, 장기 운용 기술의 축적을 동시에 가져오는 촉매가 될 수 있다. 따라서 SBSP에 대한 투자와 체계적인 로드맵 수립은 단순한 전력 생산 사업이 아니라 전력 체계, 부품, 운용과 표준을 통합하는 전략 사업으로 인식할 필요가 있다. 한국 우주 역량을 질적으로 도약시키는 계기가 될 수 있다는 뜻이다.
 한국은 지상용 광반도체(LED)와 고주파(RF) 전력반도체 분야에서 설계, 제조, 평가로 이어지는 산업 경험을 축적해왔다. 이런 역량은 우주급 전력·전자 시스템으로 확장할 수 있는 상당한 기술적 기반이다. SBSP에 대한 투자는 이러한 전환을 구조적으로 견인하며 통신, 전자, 전기, 반도체, 체계 종합 능력을 보유한 비(非)우주 산업을 우주 기술 영역으로 연결해 산업의 다층적 성장을 촉진할 수 있다.
 한편, 우주용 태양전지와 우주급 전력 소자 개발과 병행해 우주에서의 전력 생산과 운용 능력을 검증하는 우주 환경 실증은 반드시 필요한 핵심 과정이다. 이러한 실증을 국내 개발 발사체와 연계한다면 정기적인 시험과 검증 수요를 통해 반복적인 발사 수요를 창출할 수 있다. 이는 발사체 산업을 단발성 프로젝트가 아닌 지속적 운용 체계로 전환하는 기반이 될 수 있다. 결국 ‘무엇을 발사할 것인가’가 아니라 ‘우주에서 무엇을 운영하고 축적할 것인가’라는 관점의 전환에서 출발해야 한다는 뜻이다.
 최근 논의되는 우주 데이터센터 구상은 재사용 발사체와 군집 위성 중심의 뉴스페이스가 단순한 발사 경쟁을 넘어 통신, 전력, 컴퓨팅이 통합된 장기 운용형 우주 인프라로 전환하고 있음을 보여준다. 이러한 변화는 우주 공간에서의 기술 표준과 운영 규범을 새롭게 형성하는 신호탄이 될 가능성이 있다. 후발 주자인 한국에서도 단기 임무 중심에서 지속 가능한 인프라 구축 중심으로 우주 개발 방향을 전환하기 위한 전략적 논의가 필요하다.
 이 같은 과정에서 SBSP 개발이란 단순히 신소재 태양전지를 개발하는 개별 연구·개발(R&amp;D) 과제를 의미하지 않는다. 그것은 발사체, 우주 전력 시스템, 대형 구조물 제작, 우주 운영 기술을 통합해 단계적 실증을 해나가는 국가 차원의 통합 우주 프로그램이다. 전력 생산은 그 결과 중 일부다. 더 중요한 가치는 시스템 통합과 운영 기술을 축적함으로써 장기 운용이 가능한 우주 인프라 역량을 축적하는 데 있다.
 선진국들은 우주 데이터센터와 같은 차세대 인프라로 우주 개발 전략을 재편하고 있다. 단순한 기술 추격을 넘어 우리가 주도할 수 있는 영역의 선택이 필요하다. 우주 태양광을 포함하는 전력 인프라는 이런 구조적인 전환을 주도하는 핵심 전략 분야라는 점을 상기해야 할 것이다.
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 ▲필자 이창진 
 
 1959년 인천에서 태어났다. 서울대 항공우주공학과에서 학사·석사를 마친 후 미국 일리노이주립대(UIUC)에서 박사 학위를 받았다. 건국대 교수로 재직하다 2023년 정년 퇴임한 뒤 명예교수직을 맡고 있다. 한국연구재단 우주단장으로 근무하며 KSLV-Ⅱ 한국형 우주발사체(누리호) 및 천리안 2호 정지궤도위성 개발 청사진을 마련했고, 한국형 달 탐사 연구와 제3차 우주개발진흥기본계획, 차세대 소형위성 개발 연구 등 국가 우주개발 사업의 기획을 주도했다. 현재 한국우주기술진흥협회 전문위원으로도 활동 중이다.
 </blockquote>
 이창진 건국대 명예교수
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