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코스모비, 홀추력기 원천기술 개발…국산화 선두주자

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떠다니는 인공위성이 궤도를 변경하기 위해서는 추진시스템이 필요하다. 추진시스템은 인공위성 수명을 늘리는데도 도움을 준다. 인공위성이 우주에서 행성 탐사, 소행성 자원채굴, 궤도상 서비스 등 역할을 할 때 필요한 기반 기술이다.

그 중에서도 전기를 이용해 추력을 발생시키면 긴 작동시간을 확보할 수 있다는 장점이 있다. 화학에너지나 연료가 아닌 전기 에너지로 추력을 내기 때문에 전력을 발생시키는 만큼 움직이는 힘이 생겨 이론적으로 위성 추진력을 높이는데 한계가 없다.

코스모비는 위성 전기추력기를 개발하는 기업이다. 국내에서 전문적으로 홀추력기를 개발하는 유일한 회사이기도 하다. 카이스트 전기추력기 실험실에서 연구원 5명이 모여 창업했다. 뉴스페이스 시대에 들어서며 소형위성 및 소형 군집위성 기술이 발전함에 따라 위성을 움직이는 홀추력기 기술의 필요성도 커지고 있다. 지난해 첫 발을 뗀 코스모비는 우주산업 패러다임 변화 속에 없어서는 안 될 존재로 우뚝 서는 것이 목표다.
 

◇2023년 설립…홀추력기, 소형위성 중심 우주 패러다임 핵심 서브 시스템

코스모비는 지난해 7월 설립 후 1년도 지나지 않은 신생 스타트업이다. 설립 후 수많은 대회에서 상을 휩쓸며 가능성을 인정받았다. 지난해 8월 ‘제3회 원자력 혁신 및 창업 경진대회’에서 우수상을 받았다. 대회는 한국원자력협력재단이 개최했다. 재단은 우리나라 원자력 국제 협력, 교육 협력, 인력 양성, 방사선 수출 지원, 정책 정보 지원 등 다양한 분야를 아우르는 국내 유일의 원자력 협력 전문 기관이다.

9월에는 항공우주기술기반 창업아카데미에서 최우수상을 수상했다. 항공우주연구원이 주최한 대회는 항공우주기술에 관심 있는 모든 사람을 대상으로 항공우주 기술기반 사업모델을 발굴하고 항공우주 분야 창업 활성화를 위하자는 취지에서 마련됐다.

10월에는 과학기술특성화대학 공동창업경진대회에서 장려상을 받았으며 11월에는 E*5 KAIST 창업경진대회에서 최우수상을 수상했다. E*5 KAIST는 카이스트의 대표적인 창업 육성 프로그램이다. 유망 사업 아이디어를 보유한 창업팀을 발굴해 전문가 멘토링을 지원하고 사업화까지 돕는다. 코스모비는 중소벤처기업부 팁스(TIPS) 프로그램으로 선정되기도 했다.

 

코스모비가 개발하고 있는 홀추력기는 전기에너지를 기반으로 위성을 움직이는 역할을 한다. 화학적 에너지를 기반으로 한 화학추진이 위성의 순산적인 자세제어에 유리하다면 전기추진은 긴 작동시간을 활용해 위성의 궤도 변경에 유리하다. 화학에너지에 비해 투입할 수 있는 에너지에 한계가 없기 때문이다.

동그란 모양을 가진 홀추력기는 타 추력기에 비해 구조가 간단해 제작이 용이하다는 장점이 있다. 또 다른 전기추진 방식에 동일 전력을 투입했을 때보다 높은 추력을 발생시키고 2010년 이후 가장 많이 활용되는 전기추진방식인 만큼 풍부한 우주 검증 이력이 있다.

홀추력기는 특히 소형위성에서 진가를 발휘한다. 최근 우주 발사 비용이 감소하고 소형위성 및 인공지능 기술이 발전하면서 소형 군집위성을 중심으로 우주산업 패러다임이 변화했다. 위성 군집 운용은 저궤도 위성통신, 실시간 지구관측을 가능하게 해 새로운 우주산업 비즈니스 모델로 자리 잡고 있다.

군집위성은 위성이 동일 궤도 내에서 일정한 가격을 유지하며 기동하는 것이 중요하다. 다만 저궤도에서는 중력, 대기마찰 등 다양한 외란이 존재해 시간이 지나면 궤도가 틀어져 계속해서 궤도를 수정 해줘야한다. 지구관측 소형위성은 높은 해상도를 획득하기 위해 위성운용 고도를 낮추는 것이 필수적이다. 여기에서도 추력기를 활용하면 초저궤도 위성을 운용해 높은 해상도를 획득할 수 있다.

나라스페이스, 루미르 등 다양한 한국 우주 기업들이 위성 사업을 전개하고 있는 만큼 국내 위성시장은 2027년부터 본격적으로 성장할 전망이다. 특히 500kg 미만 소형위성의 수요가 가장 높을 것으로 예상돼 전기추력기 수요도 그만큼 증가할 것으로 추정된다.

무엇보다 전기추력기는 해외 의존도가 높아 국내 개발 필요성이 자주 언급되는 분야 중 하나다. 군용 위성의 경우 위성 임무 및 목적, 운용 궤도, 발사 일정 등을 공개하지 않는 경우가 많다. 그러나 추진시스템을 해외에서 구입할 경우 위성 운용을 위해 정보를 타 국가 업체와 공유하게 된다.

◇추력기 개발 모델 다수 보유…위성 전기 추력기 과제 수행 '트랙 레코드'

카이스트 홀추력기 연구진은 2022년 항공우주연구원 주관 ‘제 6회 큐브위성 경연대회’에 기초위성 팀으로 선정됐다. 큐브위성을 이용해 홀추력기를 우주에서 검증할 수 있는 기회를 얻었다. 이를 계기로 위성 전기추진 기술을 사용화 해야겠다는 공감대가 형성됐고 박동하 대표를 중심으로 연구원 5인이 코스모비를 설립했다.

코스모비는 다양한 운용 전력 범위의 추력기 기본 설계를 확보하고 있다. 진공 챔버 및 mN급 미소추력 측정장치, 플라즈마 진단 장비 등 홀추격기 시험시설을 갖췄다.

 

 

특히 전문가인 구성원들이 풍부한 위성 전기 추력기 과제를 수행해왔다는 장점이 있다. 대표적으로 2014년부터 2019년까지 한국연구재단에서 마이크로 위성용 플라즈마 추력기 및 음극 개발 연구를 진행했으며 한국항공우주연구원에서 2 kW급 중대형 홀추력기 기본 설계 및 자기장 최적화 기법을 개발하기도 했다. 이외에도 △실험과 전산모사 통합을 위한 마이크로 전기추력기 플라즈마 특성 국제협력 연구 △이온추력기 방전·중화기를 위한 음극 핵심기술 연구 △K-HERO 큐브위성 개발 및 운영 등 경험이 풍부하다.

코스모비를 구성하는 5인 인물은 모두 카이스트 원자력 및 양자공학 박사과정에 재학 중인 학생이다. 박동하 대표는 고려대학교 기계공학을 전공하고 카이스트 원자력 및 양자공학 석사과정을 마쳤다. 코스모비에서 홀추력기 시스템 설계 및 프로젝트 관리를 맡고 있다.

박재홍 최고기술책임자(CTO)는 한국항공대학교에서 항공우주학과를 전공하고 카이스트 항공우주공학 석사를 졸업했다. 기술 지원 및 자문을 맡은 최원호 교수는 2000년대 초반부터 국내에서 위성 전기추진 연구를 수행해왔으며 2013년 과학기술위성 3호에 홀추력기를 탑재하는 성과를 이룬 인물이다. 1997년부터 2018년까지 카이스트 물리학과 교수를 역임했고 현재는 카이스트 원자력 및 양자공학과 교수로 재직하고 있다.

음극 설계 및 시스템 열해석을 맡고 있는 이재준 연구개발부 부서장은 한국항공대학교 기계공학, 카이스트 항공우주공학 석사를 졸업했다. 김성수 우주추진팀 팀장은 홀추력기 개발 및 위성 전력시스템을 담당하며 고려대학교 물리학과 졸업, 카이스트 원자력 및 양자공학 석사를 거쳤다. 김영호 연구원은 카이스트 연구시설을 지원하고 협력하는 역할을 맡고 있다.

 

 

 

 

기사 원문 : 더벨 - 국내 최고 자본시장(Capital Markets) 미디어 (thebell.co.kr)

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