인공위성은 어려운 조건 속에서도 자신의 임무를 수행해야 합니다. 우주로 올라가는 순간부터 난관입니다. 발사체에 실려 궤도에 진입할 때까지 엄청난 충격과 진동을 견뎌야 합니다. 궤도에 진입해서도 영상 수백℃에서 영하 수백℃를 오가는 극한의 온도 변화를 견뎌내야 하며 끊임없이 쏟아지는 고에너지 입자인 우주선(cosmicray)을 극복해야 합니다. 그런데 이렇게 가혹한 외부 환경도 인공위성의 임무를 어렵게 하지만 인공위성의 내부 환경에 의한 영향도 적지 않습니다. 그래서 과학자들은 인공위성 내부 환경을 개선하기 위해 끊임없이 노력하고 있다고 합니다. 그 노력은 과연 어떤 것일까요?
인공위성에 적용되는 진동 저감 기술 인공위성에는 다양한 탑재체가 실려 있습니다. 이 탑재체들은 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 작성하는 진동은 매우 미세하지만 인공위성에 치명적입니다. 인공위성이 촬영하는 영상의 품질을 저하시키고 임무 수행을 방해하기 때문입니다. 높은 해상도의 영상을 촬영하는 위성일수록 그 영향은 커집니다. 그래서 과학자들은 인공위성의 진동을 저감하는 다양한 기술을 개발하고 있습니다.인공위성에서의 진동을 줄이는 방법은 크게 두 가지가 있습니다. 첫 번째는 자동차나 항공기에서 발생하는 소음과 진동을 줄이기 위해 수십 년간 적용돼 온 ‘수동형(passive) 진동 저감 기술’입니다.
수동 진동 저감 기술은 외부 에너지 없이 진동을 흡수하는 방법입니다. 다만 진동에 반대하는 힘이나 움직임을 발생시켜 진동을 흡수합니다. 간단히 설명하자면 진동을 발생시키는 장치에 스프링이나 고무와 같은 탄성력이 있는 물체를 설치하는 식입니다.
또 하나의 기술은 ‘능동형 진동 저감 기술’입니다. 비교적 최근에 등장한 기술이죠. 진동의 세기를 정확하게 예측 또는 감지하고 이를 바탕으로 외부에서 진동에 반대하는 힘을 발생시켜 진동을 상쇄시키는 방법입니다.
인공위성에는 현재 액티브, 패시브 두 기술이 모두 사용되고 있습니다. 능동형 진동 저감 기술은 진동을 확실히 없앤다는 장점이 있지만 없애고 싶은 진동 정보를 정확히 알아야 한다는 단점이 있습니다. 대신 수동 진동 저감 기술은 진동 정보가 정확하지 않거나 끊임없이 진동이 바뀌는 경우 유용합니다. 그래서 위성 개발자들은 두 기술을 적절히 융합하여 다양한 진동에 대응하도록 설계하고 있습니다.한화시스템, 국내 최초 위성진동저감장치 수출, 그동안 위성진동저감기술은 미국과 유럽 등이 주도했습니다. 한국은 우주, 위성 분야에서 후발주자로 꼽혀왔기 때문입니다.그런데 지난 9월 한화시스템이 국내 최초로 우주개발 선진국에 위성 핵심부품을 수출하게 됐습니다. 독일 위성업체 ‘OHB 시스템 AG’와 위성 탑재체 중 하나인 적외선(IR) 검출기에 들어가는 진동 저감장치(ICIA) 수출 계약을 체결했는데요.한화시스템이 조선대학교, 한국항공우주연구원과 공동으로 개발한 위성의 핵심부품인 ‘진동저감장치’는 진동 크기가 다른 궤도의 미세진동을 줄일 뿐만 아니라 발사진동 환경에서의 진동저감에도 효율적인 대응이 가능해져 해외 우주시장에서 기술적 우위와 차별성을 인정받게 되었습니다. 이처럼 다양한 진동에 대응하는 기술을 해외 우주시장에서 인정받아 수출계약까지 체결하게 된 것입니다.
이 기술은 지난 8월 국제학술지 에어로 스페이스에 ’80kg급 X대역 능동형 초소형 SAR 위성 설계’라는 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 전했습니다.아직 우리나라 우주기술은 우주개발 선진국에 비해 초보 수준이지만 우주산업에서 필요한 것은 인내와 끈기입니다. 방위산업, 항공사업으로 내실을 다진 한화는 순수 국내 기술로 발사한 누리호 첫 비행을 시작으로 우주산업과 관련된 기술을 축적하고 있습니다. 이번 위성진동저감장치 수출을 계기로 우주산업 글로벌 시장에서도 한화의 기술력이 빛나는 그날까지 한화의 노력은 계속됩니다.
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