우주공학전공 노진호 교수 연구팀(KAUSAIL)이 우주항공청이 주최하고 한국항공우주연구원이 주관한 '제7회 초소형(큐브)위성 경연대회' 초급 분야 최종 선정팀에 이름을 올렸다. 팀은 22일 대전 KT인재개발원에서 열린 선정식에서 선정증서를 받았으며, 가로·세로 3m 태양돛을 펼치는 큐브위성 ‘KAUSAIL-D1’을 개발하게 된다.

  이 대회에서는 대학(원)생이 지도교수와 함께 위성 설계부터 제작·시험까지 직접 맡는다. 초급 부문은 단일 임무를, 고급 부문은 복합 임무를 수행하는 위성을 개발한다. 올해는 29개 팀이 지원했고, 임무설계 심사와 위성 예비설계 심사를 거쳐 초급 5개 팀과 고급 2개 팀 등 7개 팀이 최종 선정됐다. 초급 부문에는 우리 대학과 함께 부산대·경희대·제주대·경상국립대가, 고급 부문에는 연세대·조선대가 선정됐다. 선정식에서는 추진 경과 보고와 선정증서 수여에 이어 지난 대회 참여자와 국내 산업체가 함께하는 네트워킹 행사도 열렸다.

  KAUSAIL팀은 노진호 교수가 연구책임자를 맡고 대학원생 9명과 학부생 5명이 참여한다. 대학원생은 항공전자정보공학과 박기태·김수현·김수민과 항공우주및기계공학과 박승원·김준용·박수민·노연찬·오승준·김한주이고, 학부생은 오건우·이승진·허세욱·김지원·이상희다. 팀은 이번 선정으로 연구비 7억 원을 지원받는다. 이 연구비로 인증모델(QM)과 비행모델(FM) 등 큐브위성 2기를 개발한다.

  인증모델은 비행모델과 같거나 비슷한 설계로 만든다. 진동·충격·열진공 등 실제 발사·우주환경보다 가혹한 조건에서 시험해 설계의 안전성과 신뢰성을 검증하는 모델이다. 팀은 설계 검토, 위성 제작, 우주환경시험을 거쳐 비행모델을 완성한다. 우주항공청과 한국항공우주연구원은 개발비와 기술을 지원하고, 국내 발사체로 위성을 쏘아 올릴 기회를 제공한다. 실제 궤도에서 임무를 수행할 비행모델은 2028년 10월 누리호에 실려 발사될 예정이다.

  KAUSAIL-D1은 큐브위성의 기본 단위(1U, 약 10cm×10cm×10cm) 3개를 이은 3U급 위성이다. 주요 임무는 우주에서 가로·세로 3m 크기의 대형 태양돛(Solar Sail)을 펼치고, 태양복사압(SRP)과 대기 항력이 위성 궤도에 미치는 영향을 실증하는 것이다. 태양돛은 매우 얇은 막(Membrane)과 이를 지지하는 전개형 복합재 붐으로 이뤄진다. 발사 때는 위성 안에 작게 접혀 있다가 궤도에 오른 뒤 펼쳐진다.

  태양복사압은 태양빛이 물체 표면에 닿거나 반사되면서 운동량을 전달해 생기는 미세한 압력이다. 힘은 매우 작지만 우주에서는 끊임없이 작용한다. 그래서 추진제 없이도 오랜 시간에 걸쳐 위성의 궤도와 운동을 바꿀 수 있다. 미국 NASA와 일본 JAXA 등이 우주 실증을 진행해 왔고, 장기간 심우주 탐사에 쓸 미래 추진기술로 연구되고 있다.

  임무 후반에는 펼친 막을 드래그 세일(Drag Sail)로 활용한다. 막으로 위성의 유효 단면적을 넓히면 저궤도의 희박한 대기에 의한 항력이 커지고, 그만큼 위성 고도가 더 빨리 낮아진다. 하나의 구조물로 임무 초기에는 태양복사압의 영향을 검증하고, 종료 단계에서는 궤도고도 감소와 궤도이탈(De-orbiting) 가능성을 차례로 검증하는 것이다. 이는 저궤도 우주쓰레기를 줄이고 임무를 마친 위성을 안전하게 궤도에서 이탈시키는 기반기술이 된다.

  핵심 전개구조 기술은 노진호 교수 연구실이 교육과학기술부 우주핵심기술개발사업 '팽창형 태양돛 기술연구'(2012~2015년, 약 9억 원)에서 확보한 기술을 고도화한 것이다. 연구실은 이후 두 가지 안정된 형상을 갖는 쌍안정성(Bistability) 복합재 전개 붐의 설계·제작 기술을 발전시켜 왔다. 이 붐은 복잡한 구동장치 없이도 접힌 상태와 펼쳐진 상태를 각각 안정적으로 유지한다. 그래서 공간이 좁은 큐브위성에서 대형 우주구조물을 구현하는 데 유리하다.

  우주 데이터센터나 고전력 위성처럼 넓은 태양전지판이 필요한 위성이 늘수록 태양복사압을 정확히 예측하는 기술도 중요해진다. 연구팀은 KAUSAIL-D1로 대형 유연 구조물의 궤도 변화를 실제 우주환경에서 실증하고 데이터를 확보할 계획이다. 이를 바탕으로 태양돛·궤도이탈장치·대형 태양전지판 등 차세대 대형 전개형 우주구조물의 설계와 운용에 필요한 기반기술을 갖춘다는 목표다.