[르포] 3만6000km 밖 무궁화위성 움직인 KT sat, 이제 저궤도위성 컨트롤타워로

정지궤도 위성 감시부터 충돌회피·서비스 품질까지 24시간 통합 관제

관제 시스템 국산화·자동화 고도화…수천 기 LEO 위성 운용 준비

32년 축적한 위성 관제 경험 바탕으로 LEO·6G NTN 시대 정조준

25일 경기 용인시 kt sat 용인관제센터에서 접시형 안테나의 방위각 조정을 시연하고 있다.ⓒKT

용인시 처인구 동부로에 위치한 'kt sat 용인위성센터'. 보안 구역인 탓에 지도에서도 위치를 확인하기 어렵다. 대지 4만5726평, 건평 1689평 규모의 이곳은 국가중요·보안시설 '나'급으로 지정돼 있다. 센터에 들어서기 전 차량 안에서 휴대전화에 보안 스티커를 부착하고 신분증을 제출해 출입증을 받은 뒤에야 삼엄한 보안문을 통과할 수 있었다.

정지궤도 위성 5기 24시간 관제…3만6000km 밖 위성 추적

지구 밖 위성을 실제로 움직이고 관리하는 ‘위성 운영의 컨트롤타워’ 용인위성관제센터는 1994년 11월 개국했다. 지난 32년 동안 단 1분 1초의 멈춤 없이 총 5기의 ‘정지궤도 위성(무궁화위성 K5, K6, K7, K5A, K6A)’을 대전에 위치한 부관제센터와 함께 이원화된 체계로 직접 운용중이다.

접시형 안테나가 밀집한 야외로 들어서자 높이 9~11m에 달하는 대형 접시형 안테나가 위용을 자랑했다. 김규필 kt sat 위성기술팀 차장은 "위성 하나당 안테나 하나를 전용(Dedicated)으로 매칭해 운영하고 있다. 대전 위성센터에서도 똑같은 안테나를 운영 중으로, 문제가 생겨도 끊김없이 관제를 할 수 있다"고 설명했다.

빽빽하게 들어선 접시형 안테나들은 초당 0.0025도 정도의 속도로 움직인다. 육안으로는 움직임을 알아채기 어려운 속도지만, 태양이 하늘을 가로지르듯 안테나 역시 정지궤도 위성을 바라보며, 쉼 없이 움직인다.

이 과정을 더욱 직관적으로 이해할 수 있도록 현장에 설치된 직경 4.6m 접시형 안테나가 방위각(Azimuth·AZ)을 조정하며 실제로 회전하는 모습이 시연됐다. 움직임을 알아챌 수 있을 정도로 천천히, 그러나 분명하게 왼쪽에서 오른쪽으로 각도를 틀었다.

반대 방향으로 회전하자 '드드드' 하는 구동음과 함께 안테나가 다시 움직였다. 안테나가 지상에서 움직인 각도는 크지 않을지라도 우주에서는 이 간격이 위성의 위치를 크게 빗나가게 할 만큼 큰 차이로 이어진다.

바로 뒤는 2024년 발사된 무궁화위성 6A호 안테나가 자리해 있었다. 그 옆으로는 무궁화 1·2호 당시 설치된 30년 이상 된 안테나가 보였다. 순수 관제용 안테나는 총 5기다.

안테나를 이처럼 밀집해 설치한 이유를 묻자 김규필 차장은 "고주파수(RF)를 쓰다 보니 통신실에서 멀어지면 멀어질수록 신호 로스(Loss)가 심해 최대한 통신실에서 가깝게 안테나를 설치하고 있다"고 설명했다.

25일 경기 용인시 kt sat 용인관제센터에서 kt sat 위성관제본부 김기영 팀장이 kt sat의 관제 역량에 대해 설명하고 있다.ⓒKT

위성 상태·궤도부터 RF 신호까지 24시간 통합 관제

용인센터 위성 관제의 핵심 역할은 ‘위성체 감시 및 관리’다. 하루 24시간 동안 위성의 상태를 확인하고 궤도를 유지하기 위해 정기적인 기동(Maneuver)을 수행한다. 관제본부장 이하 위성운용팀, 위성기술팀, 위성컨설팅팀 등 3개 팀 총 32명의 인력이 무중단 관제를 담당하고 있다.

또 ‘RTS(Real Time Subsystem, 실시간 위성 운용 시스템)’를 활용해 위성이 보내오는 ‘원격측정 데이터(Telemetry)’나 ‘알림 신호(Event Message)’를 실시간으로 수집·분석해 이상 여부를 확인한다. 태양폭풍이나 지자기 교란 등 우주 환경 변화에 따른 이상 상황에도 대응한다.

그 밖에도 위성과 관제센터 사이에서 실제 신호를 주고받는 안테나 등 관제용 하드웨어부터 서버와 워크스테이션 등 소프트웨어 운용 환경까지 직접 관리한다. 위성에 탑재된 중계기와 위성망의 RF 신호를 24시간 모니터링하며 비정상 신호나 이상 현상을 감지한다.

용인센터의 위성 관제는 단순히 ‘위성을 보고 명령하는 것’에 그치지 않는다. 위성체의 상태와 움직임을 분석하고 제어하는 것은 물론, 실제 고객에게 전달되는 서비스의 안정성을 위해 위성망과 중계기까지 관리한다. 이 같은 과정들이 하나의 통합된 관제 체계로 연결돼 안정적인 우주 네트워크 환경을 제공한다.

25일 경기 용인시 kt sat 용인관제센터 내 전시관에서 kt sat 위성관제본부 이훈철 본부장이 위성 관제 역사에 대해 설명하고 있다.ⓒKT

관제 시스템 국산화부터 위성 재배치까지…운용 역량 고도화

위성 운용 컨트롤타워인 관제실에 들어서니 '멀티 오빗 사업 역량 확장 통한 위성 사업 변화 주도'라는 문구가 적힌 현수막이 걸려있었다. 멀티 오빗(Multi-orbit)은 정지궤도(GEO)·저궤도(LEO) 등 서로 다른 궤도의 위성을 함께 활용하는 위성통신 방식을 말한다.

운영실에서는 업무가 크게 '위성 관제'와 '서비스 품질 체크'로 나뉜다. 왼쪽에는 위성을 관제하는 콘솔 시스템이, 오른쪽에는 위성을 통해 전달되는 무선 전파(RF) 신호와 통신 서비스 품질을 24시간 실시간 감시하는 시스템이 배치돼있다.

김기영 kt sat 위성컨설팅팀장은 "위성별로 관제 시스템을 독립적으로 운영하고 있다. 이곳의 위성 관제 시스템은 모두 폐쇄망(Air-gapped Network) 환경에서 운영돼 외부 접속이 불가능하다. 사람이 직접 컨트롤해야만 콘솔을 조작할 수 있다. 보안성과 위성 안전을 유지하기 위해 반드시 필요한 조치"라고 설명했다.

관제 콘솔은 왼쪽 끝에서부터 오래된 위성 순으로 배치돼 있다. 김 팀장은 "무궁화위성 6호 콘솔 세대까지는 위성 제작사가 제공하는 외산 관제 시스템을 사용했다"면서 "저쪽 끝 콘솔 무리는 5호, 5A호, 7호를 관제하는 시스템으로, 이때부터 위성 관제 시스템을 국산화했다"고 말했다.

6A호 관제 콘솔에는 최신 위성인 무궁화위성 6A호의 관제 시스템이 구축돼 있다. kt sat가 국산화한 기술을 바탕으로 소프트웨어를 직접 수정·개선해 나가며 기술을 내재화했다. 현재 개발 중인 차세대 위성(K9) 관제 시스템은 2028년을 목표로 준비중이다. 김 팀장은 "전체 시스템을 통합 버전으로 업데이트하는 R&D를 지속하고 있으며, AI 관련 리서치와 자체 성과들을 반영해 개선할 계획"이라고 말했다.

김 팀장이 설명하는 사이 관제실 안 직원들은 각 콘솔을 자유롭게 오가며 수시로 상황을 모니터링하고 회의를 이어갔다.

kt sat의 관제 역량은 2025년 ‘무궁화위성 6호 재배치’ 과정에서 빛을 발했다. 2010년 발사된 무궁화 6호 위성(K6)은 15년의 설계수명이 종료돼 폐기될 예정이었으나 위성 관제를 통해 새로운 활용처를 모색한 결과 계획에 없던 ‘오세아니아(남반구) 시장’을 새롭게 개척할 수 있었다.

kt sat은 먼저 무궁화위성 6호가 담당하던 기존 고객 서비스를 신규 위성(K6A)으로 이전했다. 이후 당초 북반구 지향으로 설계된 위성의 물리적 한계를 극복하기 위해 지구 지향축을 기준으로 위성의 자세를 180도 반전시키는 ‘플립 매뉴버(반전자세 전환기동)’를 수행했다. 서비스 지역에 맞춰 위성 궤도를 재배치하는 정밀 관제 작업도 함께 진행했다.



25일 경기 용인시 kt sat 용인관제센터 내 전시관에서 kt sat 위성관제본부 이훈철 본부장이 위성 관제 역사에 대해 설명하고 있다.ⓒKT

RF 신호부터 우주 충돌까지…24시간 감시하는 위성 안전망

통신 서비스 품질을 관리하는 오른쪽 구역에서는 무선 전파(RF) 신호가 제대로 들어오는지, 위성이 신호를 정상적으로 증폭해 전송하는지, 왜곡이나 불법 간섭 신호는 없는지를 감시하고 조치한다. 김 팀장은 "원래는 별도 부서였으나 업무 공통성이 높고 한 직원이 여러 역할을 수행할 수 있도록 단일 운용팀으로 통합해 운영 중"이라고 말했다.

눈에 띈 것은 두 개의 벽시계였다. 하나는 한국 시간(KST) 오전 10시 47분, 다른 하나는 UTC(협정 세계시) 오후 1시 47분을 가리키고 있었다. 김 팀장은 "위성 관제 로그 기록이나 해외 위성 사업자와 소통할 때는 UTC를 기준으로 사용하기 때문에 두 시계를 동시에 모니터링한다"고 설명했다.

시계 옆에는 지구본 모양의 '우주 충돌 감시 표출 시스템' 화면이 자리하고 있었다. 미국에서 전달하는 우주 충돌 경고 데이터를 한눈에 파악하기 어려워, 이를 데이터화해 화면에 자동으로 표시되도록 만든 시스템이다.

김 팀장은 "우주 쓰레기나 타 위성이 접근하면 관제 화면에 관련 정보가 테이블 형태로 표시되고 위험 확률도 표출된다. 실제 위험 오차 범위 내로 근접할 경우, 안전 거리가 확보될 때까지 위성을 이동시키는 회피 기동(Avoidance Maneuver)을 수행한다"고 말했다.

GEO 관제 경험 바탕으로 LEO·6G NTN 시대 관제 역량 확장

최근 글로벌 우주산업의 무게중심은 위성을 제작하고 발사하는 데서 한 걸음 더 나아가, 우주에 올라간 위성을 얼마나 안정적이고 효율적으로 운영해 실제 서비스로 연결하느냐로 확대되고 있다.

특히 위성 산업이 ‘GEO(정지궤도 위성)’ 중심에서 수백 또는 수천 기의 ‘LEO(저궤도)’ 위성이 하나의 네트워크를 이루는 ‘멀티 오빗(Multi-orbit) 환경’으로 진화하면서 안정적인 위성 관제 역량을 바탕으로 한 ‘운영’의 중요성은 더 커지고 있다.

GEO와 LEO는 위성이 위치하는 고도와 움직임, 운용 규모는 크게 다르지만, 위성의 상태를 지속적으로 감시하고 원격 수신 정보를 분석하며, 필요한 명령을 보내 궤도와 자세를 제어하고 이상 상황에 대응해야 한다는 점에서 기본적인 운영 원리는 거의 유사하다고 볼 수 있다.

김기영 팀장은 "정지궤도 위성을 운용하며 축적한 공통 역량 위에 저궤도용 추가 역량이 필요한데, kt sat은 이미 그 차이를 명확히 이해하고 대비하고 있다"면서 "저궤도 위성은 계속 움직이기 때문에 통신망을 유지하려면 수백, 수천 기의 많은 위성이 필요하다. 과거 위성 1기씩 관리하던 방식에서 수많은 위성을 동시에 관리하는 방식으로 전환돼야 하므로 관제 소프트웨어 툴(TTS 시스템 등)이 대폭 업그레이드돼야 한다"고 설명했다.

김 팀장은 "kt sat은 2017년부터 위성 관제 소프트웨어를 국산화하고 직접 수정·개선하는 기술 내재화를 수년간 진행해 왔다. 자체 개발 능력을 보유하고 있기 때문에 이 내재화된 시스템을 바탕으로 LEO 영역까지 소프트웨어를 직접 확장·업그레이드할 수 있다는 것이 큰 강점"이라고 강조했다.



25일 경기 용인시 kt sat 용인관제센터 내 전시관에서 kt sat 위성관제본부 이훈철 본부장이 위성 관제 역사에 대해 설명하고 있다.ⓒKT

kt sat은 기존 축적된 관제·운영 경험을 ‘LEO Fleet 운영 역량’으로 확대해 나가기 위해, 여러 위성의 명령과 접속, 임무 수행과 기동 계획을 자동화하는 ‘군집위성 자동 운용(Fleet Management)’, 전체 위성군의 상태와 HW·SW 형상을 통합 관리하는 기술, 대규모 소프트웨어 업데이트를 단계적으로 배포·검증하는 등의 기술 확보에 더욱 본격적으로 나설 계획이다.

최성호 kt sat 기술총괄 전무는 "kt sat은 뛰어난 운영 및 관리 역량을 갖추고 있어 저궤도 위성 시장에도 효과적으로 대응해 나갈 것"이라며 "이미 상용화가 진행 중인 스타링크 서비스를 국내에 도입할 때도 적정 수준에서 이를 지원하는 역할을 수행하고 있다"고 말했다.

이어 "이보다 더 중요한 것은 향후 kt sat이 자체 구축할 저궤도 위성 기반 서비스 사업자로서의 역량을 확보하는 것"이라고 말했다.

향후 6G 시대에는 위성통신이 지상 이동통신을 보완하는 수준에 머무르지 않고 지상망과 연결된 하나의 통신 인프라로 진화할 전망이다. 이에 따라 서로 다른 위성망과 지상 네트워크를 고객의 상황에 맞춰 유기적으로 연결하고 운영하는 역량이 중요해질 것으로 예상된다.

이를 위해 kt sat은 급변하는 위성통신 시장의 흐름에 발맞춰 기존 위성 관제 역량의 자동화와 지능화를 추진하고 있다.

특히 대규모 위성군을 운용하는 LEO 환경에서는 기존 방식보다 훨씬 많은 양의 관제 업무를 동시에 처리해야 하는 만큼, 지상관제 영역에서 운영자가 수행하는 장비 설정과 명령 준비 등 반복적인 업무를 AI 기반으로 자동화해 대규모 관제 업무를 효율적으로 처리하고 휴먼 에러를 최소화하는 방향으로 관제 역량을 고도화할 계획이다.

또한 수천 기의 LEO 위성을 동시에 관리하기 위한 대규모 자동 운영 시스템과 이상징후 탐지, 충돌회피 등으로 자동화 영역을 단계적으로 확대해 나가며, 궁극적으로는 kt sat이 축적한 위성 관제·운영 역량과 KT그룹이 보유한 이동통신, AI, Cloud 등 ICT 역량을 결합해 지상과 우주를 하나의 네트워크 체계로 발전시켜 나간다는 구상이다.

최성호 kt sat 기술총괄 전무는 “32년간 우주만을 바라본 kt sat의 용인센터는 수없이 축적된 우주 데이터와 실제 운용에서 비롯된 경험과 노하우들로 글로벌 수준의 관제 역량을 인정받고 있다”며, “이 같은 독보적 관제 역량을 LEO, 6G NTN 등 미래 위성기술에 적용해 전 세계에 k-위성의 높은 위상을 알리겠다”고 밝혔다.