경희대학교 달궤도 우주탐사학과(School of Space Research) 사업단(http://ssr.khu.ac.kr/사업단장 이동훈 교수/이하 사업단)은 우주·국방 분야에서 제1유형에 선정된 전국에서 유일한 사업단이다. 현재 WCU 초청 해외학자 6명, 국내 11명으로 총17명의 교수가 참여, 향후 달 탐사에 필요한 첨단탑재체 개발을 목표로 하고 있다.
세계 최고의 성능 자랑하는 초소형 위성 Cubesat 제작
사업단은 향후 달 탐사 등 우주탐사에 사용할 새로운 초소형 위성 Cubesat을 제작, 현재 제작 중인 초소형 위성에는 세계 최고의 성능을 갖고 있는 초소형 입자측정기인 STEIN(Supra-Thermal Electrons, Ions, and Neutrals detector)이 탑재될 예정이다.
STEIN은 전자, 이온, 중성입자들을 동시에 관측하며 현재 우주환경 연구에서 가장 중요한 주제가 되고 있는 고속 입자들의 발생과 분포에 관한 관측을 수행하게 되는 최첨단 과학관측기기로, 탑재될 시험위성은 이온·전자·중성자·자기장 측정 고성능 초소형위성으로 CINEMA(Cubesat for Ion, Neutral, Electron & MAgnetic fields)라고 명명되었다.
CINEMA는 질량 3kg, 전력 3W의 피코(pico)급 위성으로 크기가 10㎝×10㎝×30㎝에 불과하지만 STEIN 및 첨단 자력계가 탑재됨에 따라 시험위성의 취지를 넘어서 본격적인 과학임무를 수행할 수 있어 국제적으로 주목받고 있다.
이동훈 단장은 “위성 탑재체 개발 분야는 국가 간의 기술 장벽이 높은 분야라서 교류자체가 힘들기 때문에 순수 과학목적의 교류를 통해 관련 기술 발전을 추구하고 있다”고 말했다.
초소형 위성제작을 위해 WCU 우주탐사학과의 대학원생은 소속학과 교수(선종호·진호 교수)의 지도하에 제작하고 있다. 위성제작영역은 크게 기계부와 전자부, 위성통신부 영역으로 나누어지는데 기계부는 초소형위성의 구조와 제작, 조립·열해석·우주환경테스트를 담당하며, 전자부는 위성내의 탑재체 및 위성체 제어를 위한 소프트웨어 및 전자모듈을, 위성통신부는 CINEMA와 지상과의 송수신을 위한 통신시스템 구축을 담당하고 있다.
UCB/SSL과 공동연구, CINEMA 총 3기 올해 발사 예정
특히 사업단과 공동연구를 진행 중인 UC Berkeley의 우주과학연구소(SSL:Space Science Lab)와 공동으로 미국 과학재단(NSF)에 제출한 과제제안서가 2009년 8월 승인됨에 따라 미국 과학재단(NSF)으로부터도 지원을 받게 되었다. 미국과학재단 측의 지원으로 추가위성 1기가 추가되어 총 3기의 위성으로 발전하게 되어 최종 TRIO-CINEMA로 명명, CINEMA는 총 3기가 올해 발사될 예정이다.
UC Berkeley 우주과학연구소에서 사업단과 공동 제작한 CINEMA 1기는 지난 2012년 1월에 제작이 완료 되어 올 상반기 발사를 기다리고 있다. 이를 위해 해당 연구소에 본 사업단의 연구원(대학원생, 포스닥)을 1달 이상씩 장기 파견을 시행하는 등 위성제작을 위한 국제적 협력이 원활히 진행되고 있다.
현재 사업단에서는 CINEMA 2기가 제작 중에 있으며 극한 우주환경에 맞춘 각종 환경테스트를 진행하고 있다. 2기는 2012년 가을 러시아 로켓에 실려 발사될 예정이다. 지구 저궤도(약 800km) 상공에서 각기 다른 지역과 방향에서 날아오는 고속 입자들의 발생과 소멸과정을 정밀 추적하며 우주공간 자기장 변화를 관측하는 3중 관측 위성 미션이 성사될 예정이다.
또한 TRIO-CINEMA 위성운용을 통해 얻은 자료를 토대로 달 주변의 행성간 공간에 미치는 태양활동의 영향, 태양풍-지구자기권-달의 우주플라즈마 상호작용에 대한 연구도 수행할 예정이다.
세계수준의 연구결과 및 전문 인력 배출
Solar Orbiter는 우주탐사 역사상 태양 표면에 가장 가까이 근접해 정밀 관측을 수행하는 미션으로서 입자측정을 위한 EPD(Energetic Particle Detector)실험에 본 사업단이 개발한 STEIN 부분을 책임지는 공동연구원으로 참여하고 있다. Solar Orbiter의 EPD 탑재체는 유럽 ESA와 미국 NASA가 공동 개발, 독일, 미국, 스페인, 핀란드, 영국, 한국 등의 9개 기관에서 참여하고 있다. 사업단은 전체 기관들로부터 신규 참여연구원등록을 공식 체결했으며 참여국인 미국의 수출입기술제한 규정(ITAR)의 공식 허가서(TAA)를 수여받고 본격적으로 탑재체의 전반적인 기술 전 분야에 직접 참여하게 되었다.
한편, 사업단은 기초과학뿐만 아니라 공학계열의 전공학생들도 대학원에 진학해 서로 융화된 연구 분야를 창출해 나아가고 있다.
이동훈 단장은 “해외 연구기관들과 우주탐사분야의 세계 첨단급의 탑재체를 공동으로 개발한다는 것은 국내 우주 분야 발전을 위해 시기적으로 경제적인 효과가 매우 크다”며 “지금이 미래의 달 탐사 사업의 기반이 되는 활동을 계획하기에 최적의 시기다”라고 말했다.
사업단은 이를 바탕으로 국내외 우주탐사 사업의 다각적인 참여를 계획하고 있으며, 위성들을 이용한 과학적 연구수행 능력과 실험기기 개발 및 운용에 필요한 연구를 통해 세계수준의 연구결과 및 전문 인력을 배출할 계획이다.
