저궤도 위성 특징, 중요성, 중궤도 정지궤도와 비교, 관련주 :: 6G 시대를 향한 저궤도 위성, SpaceX, OneWeb의 우주 사업 성장을 위해 필수인 저궤도 위성

저궤도(LEO) 위성의 구성 방식과 특징 그리고 중궤도, 정지궤도와의 비교와 6G 시대를 향한 저궤도 위성의 중요성에 대해 알아보고 저궤도 관련주를 정리해보겠습니다.

 

LEO란 Low Earth Orbit의 약자로 지구 저궤도입니다.

지구 저궤도 위성(Low Orbital Satellite)을 통칭하기도 합니다.

 

 

1. 저궤도 구성 / 방식

통신위성 발사 서비스 유저 안테나 그리고 게이트로 구성됩니다.

사업자는 많은 수의 통신위성을 제작하고 이를 로켓에 실어 우주로 발사합니다.

그리고 지상에는 위성 신호를 기존의 인터넷망 그리고 데이터 센터와 연결해 주는 게이트웨이를 설치합니다.

이후 위성 배치가 완료되면 저궤도 위성 인터넷 사용자는 인터넷 사용을 희망하는 장소에 유저 안테나를 설치하고 이를 통해 가까운 인공위성으로 신호를 보내고 신호를 수신한 인공위성은 가까운 게이트웨이에 다시 신호를 전송합니다.

 

 

2. 저궤도 특징

• 위성고도 300 ~ 1,500km의 궤도에 위성 수백 대를 띄워 안정적으로 인터넷 서비스가 가능
• 지상에서 가까운 낮은 궤도에서 움직이며 전파 왕복 시간이 짧아 손실도가 적고 통신 지연율은 0.025초로 정지궤도 위성(0.5초), 해저 광케이블(0.07초) 대비 현저히 낮은 수준
• 저궤도에서 서비스를 제공해 전파 왕복 시간이 짧아 사막, 산지, 바다 위 등 인터넷이 지원되지 않던 곳에서도 네트워크를 별도로 구축하지 않고도 서비스가 이용이 가능
• 비행기를 타고 다니면서 인터넷을 이용할 수 있는 기내 와이파이(IFC, In-Flight Connectivity)도 LEO 위성망 이용
• 통신장비 소형화에 따른 위성 크기 소형화, 다수의 위성 동시 발사 및 발사체 재사용 등에 따른 비용 감소 등으로 지상 네트워크 수준의 경쟁력 강화
• 향후 도심항공교통(UAM), 자율주행 선박, 자동차, 드론 등의 유력한 통신 수단으로 활용이 가능

 

 

3. LEO, MEO, GEO 비교

위성 궤도는 고도에 따라 저궤도, 중궤도, 정지궤도로 구분하며 저궤도 위성은 저지연성을 최대 강점으로 언제 어디서나 이동통신 서비스 제공이 가능해 차세대 통신망으로 주목됩니다.

저궤도 위성은 낮은 대기 시간(30ms 미만)과 상대적으로 높은 처리량 수준(약 100Mbps)의 적용 범위를 제공합니다.

또한 지구에 약 50배 가까이 위치하며 최대로 가능한 궤도 범위의 하단을 고도로 지구 주위를 도는 궤도에 머물기 위해 일반적으로 위성은 시속 약 17,500마일(초당 7.8km)로 이동해야 하며, 이 속도로 행성의 궤도를 완료하는 데 약 90분이 걸립니다.

 

정지궤도 위성(GEO)의 경우 무게가 1톤을 넘고 크기도 5m 이상이기 때문에 대규모 제작비가 소요되며 먼 거리까지 데이터를 전송하기 위해 안테나와 많은 전력이 필요합니다.

반면 저궤도 위성 크기는 2m 이하가 대부분이며 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 30cm 길이의 마이크로 샛(microsat) 등 소형 위성도 개발이 완료된 상태입니다.

이러한 소형화 개발에 힘입어 kg당 3만 달러에 이르던 위성 발사 비용도 획기적으로 감소하면서 대표적 사업자인 스페이스 X는 17년 기준 1,890달러까지 감축했고 향후 1/10까지 줄일 계획입니다

 

 

4. 저궤도의 중요성

우리가 사용하는 인터넷망은 지상의 기지국을 설치하여 기지국을 연결하는 케이블을 통해 인터넷을 사용합니다.

이런 유선 인터넷망은 설치된 케이블과 함께 일정 거리마다 기지국도 건설해야 하고 이로 인해 케이블 통신 시스템은 초기 통신 인프라 투자에 막대한 자금이 투입된다는 단점을 가지고 있습니다.

문제는 해당 지역의 인구밀도가 너무 낮거나 충분한 인터넷 수요를 확보하지 못할 경우 막대한 자금 투입 대비 효과를 얻지 못하게 되고 그로 인해 그 지역은 케이블을 통한 인터넷 서비스를 제공받지 못하고 있으며 이 때문에 전 세계 인터넷 보급률은 아직도 62.5%로 현저히 낮은 수준입니다.

 

저궤도 위성(LEO)의 장점을 활용하면 우주에는 인공위성을 띄워놓고 지상에는 지상의 기지망 구축 없이 안테나만 설치하면 6G 통신이 가능합니다.

 

 

 

5. 6G 시대를 향한 저궤도

저궤도 통신위성은 5G와 6G를 가르는 가장 큰 차별화된 포인트입니다.

저궤도 통신위성을 통해 사물 간 초연결을 넘어선 해양, 사막, 항공기 내 등 이동통신이 불가능했던 공간까지 커버하는 지상-비지상 통합 초연결 통신망이 구축될 것으로 기대됩니다.

5G의 최고 속도는 20Gbps, 사용자 체감속도는 100Mbp

6G는 최고 속도 1Tbps에 체감 전송속도 1Gbps입니다.

 

6G의 구체적인 상용화 시기는 당초 2030년 예상보다 2년 앞당겨진 2028년 정도로 전망됩니다.

6G 사업은 차세대 기술로 단순한 통신 기술을 넘어 국가 전략기술로 인식되고 있습니다.

실제 미국과 중국 유럽 일본 등 세계 주요 선진국들은 6G를 미래 전략기술로 판단해 산업 선도를 위한 정책을 마련 중입니다.

 

우리나라는 5G 세계 최초 상용화라는 쾌거를 이루어냈지만 6G는 많이 늦은 수준입니다.

우리나라는 6G에 6대 분야 10대 과제를 2025년까지 2,000억 원을 투자하기로 하며 결정하였습니다.

6대 분야는 초성능, 초대역, 초공간, 초정밀, 초지능, 초신뢰입니다.

각각의 분야는 미래산업인 XR, AI, 플라잉 카, 드론, UAM, SmartCITY 등에 활용될 예정입니다.

 

유럽연합(EU) 역시 6G 기술 역량 강화에 초점을 맞추고 에릭슨 노키아 등과 함께 민간주도하에 2023년 6월까지 1200만 유로를 투자하며 5G 산업연합(IA)를 6G IA로 확대 개편하였습니다.

 

중국도 6G를 위해 과학기술부 주도로 2019년부터 6G R&D에 돌입했습니다.

2021년 6월에는 2030년 상용화 목표를 실현하기 위한 6G 백서를 발간했습니다.

 

한편 6G는 미국에서 매우 본격적으로 진행 중입니다.

미국은 불과 몇 년 전까지만 해도 통신 기술이나 산업에 대한 정부 차원의 지원이나 개입이 거의 없었습니다.

민간 주도 방식이었는데 중국이 5G 기술을 바탕으로 기술 패권 경쟁에서 도전을 해오자 전략을 수정했습니다.

 

미국은 2020년 10월 민간기업 주도하에 정부가 참여하는 형태의 Next G ALLIANCE를 설립하고 80개 이상의 회원사와 600명 이상의 전문가가 참여했으며 한국과 일본과 잇따라 기술 협정을 체결했습니다.

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