한국 우주 기술의 도약! 아르테미스 2호에 탑재될 K-RadCube 큐브위성과 삼성·SK하이닉스의 우주 반도체 도전

인류의 달 탐사가 재개되는 아르테미스 프로그램에 한국의 기술이 함께합니다. 한국천문연구원이 개발 중인 우주방사선 측정용 큐브위성 'K-RadCube'가 NASA의 아르테미스 2호에 실려 우주로 향합니다. 이 역사적인 도전에 삼성전자, SK하이닉스 등 국내 주요 기업들이 힘을 모았습니다. 달을 향한 한국 기술의 첫 발걸음, 그 의미와 가능성을 함께 알아보겠습니다.

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아폴로 이후 첫 유인 달 탐사, 아르테미스에 한국 기술이 함께한다

아르테미스(Artemis) 프로그램은 1972년 아폴로 17호 이후 약 50년 만에 인류를 다시 달로 보내는 NASA의 야심찬 프로젝트입니다. 특히 아르테미스 2호는 2026년 4월 발사 예정으로, 4명의 우주비행사가 달 주위를 선회하는 중요한 임무를 수행합니다.

한국은 지난 5월 2일, 우주항공청이 NASA와 '아르테미스 2호 내 큐브위성 협력을 위한 이행약정'을 체결함으로써 이 역사적인 프로젝트에 공식 참여하게 되었습니다. 이는 한국의 우주 기술이 저궤도를 넘어 심우주로 도약하는 중요한 이정표가 됩니다.

"이번 약정을 통해 K-라드큐브 발사 전 준비, 발사, 비행 운용 및 폐기 등 전 과정에서의 양측 역할과 책임을 명확히 규정했으며, 수집한 과학 데이터를 공동으로 활용하고 공개하는 원칙도 명시했습니다."

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우주방사선을 측정하는 첨단 과학 위성, K-RadCube

**K-RadCube(K-라드큐브)**는 크기 12유닛(1U는 10×10×10cm), 총중량 19.6kg의 소형 과학임무 큐브위성입니다. 이름에서 알 수 있듯이 'Radiation(방사선)'을 측정하는 것이 주요 임무입니다.

이 위성의 가장 중요한 역할은 지구 주변의 방사선 영역인 '반앨런대(Van Allen Belt)'의 우주방사선을 측정하고, 이 방사선이 우주인에게 미치는 영향을 분석하는 것입니다. 반앨런대는 지구 자기장에 갇힌 고에너지 입자들이 형성하는 방사선 벨트로, 달이나 화성으로 가는 우주비행사들이 반드시 통과해야 하는 위험 지역입니다.

K-RadCube는 다음과 같은 과정으로 임무를 수행합니다:

1. NASA의 우주 발사 시스템(SLS) 상단에서 사출
2. 자동으로 태양전지판을 전개하고 약 2시간 후 자세제어 시작
3. 자체 추력을 이용해 목표 궤도로 진입
4. 입자선량계(PD)를 이용해 우주방사선 환경 측정
5. 수집한 데이터를 지구로 전송

정상 궤도에서는 약 28시간 동안 과학 측정을 우선 수행하고, 위성과 탑재체 상태가 양호할 경우 2주 정도 추가로 임무를 수행할 계획입니다.

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국내 첨단 기업들의 우주 기술 협력, 삼성전자·SK하이닉스 등 참여

한국천문연구원은 5월 7일, 삼성전자 및 SK하이닉스와 K-RadCube 부탑재체 개발 협력을 위한 업무협약을 체결했습니다. 이는 지난 2일 우주항공청이 발표한 NASA와의 이행약정 후속 조치로, 국내 대표 기업들이 우주 탐사에 기술력을 결집하는 의미 있는 협력입니다.

연구기관과 기업들의 명확한 역할 분담

한국천문연구원은 K-RadCube 개발의 컨트롤 타워로서 다음과 같은 역할을 담당합니다:

• 과학 목표 설정
• 큐브위성 본체 설계 요구조건 및 설계안 도출
• 개발 및 운영 일정 수립
• 국제협력을 통한 발사체 및 통신 계획 수립

삼성전자는 차세대 반도체의 우주 환경 검증이라는 중요한 임무를 맡았습니다. 자체 개발 중인 첨단 반도체가 우주 고궤도의 고에너지 방사선 환경에서도 정상 작동하는지 검증함으로써, 미래 우주 탐사에 필요한 고신뢰성 반도체 기술 확보의 토대를 마련합니다.

SK하이닉스는 우주방사선 피폭에 대응하는 메모리 반도체를 제공합니다. 특히 항공운송을 포함한 지상의 다양한 환경에서도 신뢰성 높은 품질을 유지할 수 있는 메모리 반도체를 개발해 제공할 예정입니다.

나라스페이스테크놀로지는 위성체의 설계, 제작, 검증, 발사장까지의 이송을 담당합니다. 국내 우주 스타트업으로서 고성능 큐브위성 제작과 솔루션을 전문으로 하며, K-RadCube의 본체 개발에 핵심적인 역할을 맡고 있습니다.

KT SAT은 안테나 및 송수신 장비 등 지상국 인프라 구축과 위성 운영을 맡아, 위성이 수집한 귀중한 데이터를 안정적으로 지구로 전송하는 임무를 수행합니다.

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우주방사선 연구의 과학적·산업적 가치와 미래 응용

우주인의 생명과 직결된 방사선 연구

우주방사선은 인류의 심우주 탐사에 가장 큰 장벽 중 하나입니다. 지구 자기장의 보호를 받는 국제우주정거장(ISS)과 달리, 달이나 화성으로 가는 우주비행사들은 훨씬 강한 방사선에 노출됩니다.

"유인 우주탐사에서 우주방사선은 가장 심각한 건강 위험 요소 중 하나입니다. 장기간 노출 시 암 발병률이 최대 3배까지 높아질 수 있으며, 중추신경계와 심혈관계에도 영향을 미칩니다."

K-RadCube가 수집할 데이터는 우주방사선이 인체에 미치는 영향을 정밀하게 분석하고, 이에 대응하는 방호 기술 개발에 중요한 기초 자료가 될 것입니다. 이는 미래 달 기지 건설이나 화성 유인 탐사를 위한 필수적인 연구입니다.

극한 환경에서의 반도체 신뢰성 검증

우주 환경에서 전자장비, 특히 반도체는 고에너지 방사선에 노출되면 일시적 오작동이나 영구적 손상을 입을 수 있습니다. 이를 '단일 사건 효과(Single Event Effect, SEE)'라고 하며, 위성이나 우주선의 치명적인 고장을 일으킬 수 있습니다.

삼성전자와 SK하이닉스의 K-RadCube 참여는 우주 환경에서의 한국 반도체 신뢰성을 검증하고, 내방사선 반도체 기술 개발의 발판을 마련한다는 점에서 큰 의미가 있습니다. 이 기술은 향후 다음과 같은 분야에 활용될 수 있습니다:

• 인공위성 및 우주 탐사선의 전자장비
• 항공기 및 고고도 비행체 시스템
• 원자력 발전소 등 고방사선 환경의 전자장비
• 의료용 방사선 장비 및 고신뢰성 의료기기

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한국 우주기술의 미래: 달 그리고 그 너머로

큐브위성이 여는 새로운 우주 탐사 시대

큐브위성은 최소의 비용으로 최대의 과학적 성과를 얻을 수 있는 효율적인 우주 탐사 수단입니다. 전통적인 대형 위성보다 개발 비용과 시간이 크게 절감되면서도, 특화된 과학 임무를 효율적으로 수행할 수 있습니다.

NASA의 마르코(MarCO) 큐브위성이 화성 탐사에 성공한 것처럼, K-RadCube는 한국의 큐브위성 기술이 심우주 탐사에 활용될 수 있음을 보여주는 중요한 사례가 될 것입니다. 이를 통해 한국은 비용 효율적인 우주 탐사 방법을 확보하고, 더 많은 우주 미션에 참여할 기회를 얻게 될 것입니다.

우주 산업 생태계 강화와 국제 협력

K-RadCube 프로젝트는 대기업, 스타트업, 연구기관이 협력하는 국내 우주 산업 생태계의 모범 사례입니다. 특히 반도체 강국인 한국의 기술력을 우주 분야에 접목하는 시도는 한국형 우주 산업의 새로운 가능성을 열어줍니다.

한국항공우주연구원에 따르면, 글로벌 우주 산업 시장은 2040년까지 1조 달러 규모로 성장할 전망이며, 한국은 특히 소형 위성과 우주 전자장비 분야에서 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 예상됩니다.

박장현 천문연 원장은 "아폴로 계획 이후 첫 유인 달 탐사 임무인 아르테미스 2호 미션에서 K-RadCube 핵심기술은 우주방사선에 대한 우주인의 안전 문제와 직결되어 있다"며 "K-RadCube와 부탑재체의 기술 개발은 국내 우주기술 경쟁력 확보와 우주방사선 피폭 연구에 도전이 될 것"이라고 강조했습니다.

무한한 가능성을 향한 한국 우주 기술의 도전

K-RadCube는 겉보기에는 작은 위성이지만, 그 의미와 영향력은 결코 작지 않습니다. 이 프로젝트는 한국 우주 기술의 새로운 장을 여는 중요한 이정표가 될 것입니다.

우주방사선 연구부터 반도체 기술 검증, 국내 우주 산업 생태계 강화까지, K-RadCube가 다양한 분야에 미치는 영향은 장기적으로 한국의 우주 경쟁력을 높이는 데 크게 기여할 것입니다.

한국천문연구원과 삼성전자, SK하이닉스, 나라스페이스테크놀로지, KT SAT의 협력으로 개발되는 K-RadCube가 성공적으로 임무를 수행하고, 이를 통해 한국의 우주 기술이 한 단계 더 도약하기를 기대합니다.

지금 이 순간에도 한국의 우주 기술자들은 작은 큐브위성에 큰 꿈을 담고 있습니다. 그 꿈이 달을 넘어 심우주로, 그리고 우주 강국을 향한 여정으로 이어지길 바랍니다. 한국의 우주 도전은 이제 막 시작되었습니다.

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K-RadCube 임무 흐름도