러시아의 침공으로 일상이 무너진 우크라이나 국민은 일론 머스크가 세운 우주탐사기업 스페이스엑스의 위성통신망 스타링크를 통해 인터넷에 접속한다. 민간기업인 스타링크는 이미 미국과 러시아 정부보다 많이 인공위성을 지구궤도에 쏘아올렸다. 모두 4만2천 기의 위성을 발사해 지구 상공을 뒤덮을 기세다. 일부는 스타링크가 군사용으로 쓰이지 않을까 우려한다. 스타링크가 불붙인 우주전파자원 선점 경쟁을 들여다본다. _편집자

황옌하오 黃晏浩 <차이신주간> 기자

▲ 2022년 5월 미국 플로리다주 케이프커내버럴 케네디우주센터에서 발사한 스페이스엑스의 ‘팰컨9’ 로켓이 공중으로 날아가고 있다. 이 로켓은 위성인터넷서비스를 위한 스타링크 위성 53기를 지구 저궤도에 올려놓았다. REUTERS

2022년 5월23일 우크라이나 부총리 겸 디지털혁신부 장관인 미하일로 페도로우가 스위스 다보스 포럼에서 “미 우주탐사 기술기업 스페이스엑스(SpaceX)가 지금까지 우크라이나에 스타링크(Starlink) 단말기 1만2천 대를 제공했다”고 밝혔다. 러시아의 우크라이나 침공 초기, 페도로우 부총리는 트위터에서 일론 머스크 스페이스엑스 창업자에게 스타링크 서비스 제공을 요청했다. 머스크는 곧바로 스타링크 서비스가 우크라이나에서 시작됐다고 응답했다. 현재 하루 15만 명의 우크라이나 국민이 스타링크를 통해 인터넷에 접속한다. 우크라이나 군대가 스타링크를 활용해 무인기 공격을 도왔다는 보도도 나왔다.

선점주의 원칙
스타링크는 스페이스엑스의 위성인터넷서비스를 말한다. 머스크는 2019~2024년 인공위성 약 1만2천 기로 네트워크를 구성해 인터넷서비스를 제공하겠다고 밝혔다. 이 가운데 1584기는 지구 상공 550㎞ 지점의 지구 저궤도에 배치한다. 3만 기를 추가해 전체 위성 수를 4만2천 기로 늘릴 계획이다.
2019년 첫 번째 위성을 발사한 뒤 스타링크는 위성인터넷 분야에서 가장 경쟁력 있는 서비스로 인정받았다. 스타링크가 우크라이나에 도입되자 군사 분야의 활용 가능성에 관심이 커졌다. 위성 4만2천 기로 구성된 스타링크가 완성되면 그 자체로 잠재력을 가진 군사통신 도구가 될 수 있기 때문이다.
그러나 스타링크는 현재 산업용 생산시설에서 제작하는 민수용 제품이다. 군사적 잠재력 또는 ‘체계대항 능력’(자신의 시스템을 보호하고 상대의 시스템을 파괴하는 능력)을 판단하려면 스페이스엑스로 대표되는 미국 민간기업의 체계적인 우주항공 기술력에 주목할 필요가 있다. 스페이스엑스 산업용 생산시설은 한 번에 위성 60기를 우주로 쏘아올리는 기술력과 시스템을 갖춰 유한한 주파수와 궤도 자원을 선점할 수 있었다. ‘선점주의’ 원칙을 따르는 주파수와 궤도 자원은 더 저렴한 비용으로 더 자주 위성을 발사하는 곳이 기회를 차지한다.
러시아와 우크라이나의 전쟁 소식이 전해진 뒤 스타링크 위성의 군사적 활용 가능성이 화제가 됐다. 5월5일 <해방군보>에 ‘스타링크의 야만적 확장과 군사적 응용을 경계한다’는 제목의 기사가 실렸다. 이 글은 스타링크가 완성된 뒤 군사용으로 쓰이는 상황을 묘사했다. 스타링크는 △24시간 끊임없는 세계 정찰 △높은 대역폭, 고속의 군사통신서비스 제공 △위치추적의 정밀도와 전파교란 제거 능력을 현저하게 개선해 원격 정밀타격에 필요한 정확한 위치정보 제공 △우주무기 탑재 △무기 플랫폼으로 직접 활용 등이 가능하다는 것이다.
기사 내용도 놀랍지만 군사 분야에 관심 있는 사람들의 상상력은 그보다 더 멀리 나갔다. 인터넷에는 스타링크가 군사시설 정찰, 대륙간탄도미사일 요격, 위성항법시스템 방해, 핵반격시스템 위협 등을 할 수 있어 우주에 그물을 설치한 것과 같다는 이야기가 퍼졌다.

▲ 2021년 8월 칠레 로스라고스주 코차모 외곽 마을에 있는 학교의 지붕에 스타링크 안테나가 설치됐다. 이곳은 일론 머스크 스페이스엑스 최고경영자가 무료 위성인터넷서비스를 제공하는 파일럿 프로그램에 선정된 칠레의 두 지역 가운데 하나다. REUTERS

군사적 잠재력
스타링크가 군사 용도로 쓰일 수 있다는 추측에 근거가 없진 않다. 스페이스엑스는 미국 항공우주국(NASA) 사업에 참여하면서 성장했고 미국 군부와 양호한 관계를 유지했다. <로이터> 통신 보도에 따르면 2019년 미 공군이 스타링크를 사용해 군용기의 암호화 인터넷서비스를 시험했다. 2020년 5월에는 미 육군이 스페이스엑스와 3년 계약을 체결해 스타링크를 이용한 통신기술을 시험했다. 10월에는 미 우주개발국(SDA)이 스페이스엑스와 1억4900만달러 규모의 계약을 맺고, 미사일 감시·조기경보·추적에 사용할 적외선 센서 장착 위성 4기를 주문했다고 밝혔다. 2022년 2월 미 육군은 스타링크 인터넷을 이용해 작전 수행과 임무를 지휘하는 시스템을 시험했다.
스타링크는 우크라이나 전쟁에서도 군사 임무를 수행했다. 영국의 <더타임스>와 <데일리텔레그래프>는 우크라이나군이 스타링크를 이용해 무인기를 감시·조정하고 타격의 정밀도를 높였다고 전했다. 우크라이나 장교는 “스타링크를 통해 무인기팀과 포병팀을 연결한다”고 말했다. 스타링크의 전송속도가 안정적인 통신을 보장한다고 보도는 전했다.
“인터넷에 떠도는 스타링크 이야기는 공상과학소설에 나올 법한 것도 있고 미래의 상상을 적은 것도 있다.” 항공우주 전문가 황즈청은 “스타링크의 군사 기능이 과장됐다”고 말했다. “스타링크는 주로 평범한 우크라이나 국민이 사용한다. 일부 군사통신 문제를 해결할 수 있지만 원격탐지 기능은 없다.”
관영 <중국중앙텔레비전>(CCTV)의 국방군사 채널은 2022년 5월18일 사회관계망서비스(SNS)에 스타링크의 정찰과 미사일방어 능력을 소개하는 동영상을 올렸다. 군사통신 과학전문가 장츠의 말을 인용해 “스타링크 위성은 적재중량의 한계로 감시정찰 장비를 탑재하지 않았다. 미국은 최신 정찰감시위성을 포함한 군사용 위성 189기를 운용해 스타링크를 이용할 필요가 없다”고 전했다.
장츠의 말에 따르면, 위성이 미사일방어 능력을 갖추려면 높은 수준의 탐지기와 고추력 엔진이 있어야 한다. 추력이란 엔진에서 연료를 폭발·분사해 반작용으로 얻는 힘을 말한다. 스타링크 위성은 탐지기가 없다. 엔진도 화학연료가 아니라 이온화된 분사 물질을 이용하는 ‘홀효과 추력기’(Hall-effect Thruster)다. 스타링크 위성은 A4용지 한 장 또는 머리카락 한 올 정도만 움직일 수 있을 뿐이다.
이 채널의 설명을 종합하면, 스타링크 위성은 결국 민수용 제품이고 무게가 260㎏에 불과하며 설계수명이 5년이다. 적재중량과 추력이 작아 통신기지국 구실만 할 수 있다. 정찰과 미사일방어 능력 논란은 아직 탁상공론에 지나지 않는다.

우주기술 혁신
그럼에도 우려의 목소리가 적지 않다. 이미 배치된 2300기를 포함해 4만2천 기를 쏘아올리면 위성이 저궤도에 빽빽하게 들어설 것이므로 군사적 이용 가능성을 경계할 수밖에 없다. 2021년 7월1일과 10월21일 스타링크 위성이 중국 우주정류장에 근접하는 바람에 우주정류장이 안전을 고려해 긴급하게 피해야 했다. ‘스타링크-1095’는 평균 고도 555㎞ 궤도에서 운행해야 하는데, 2021년 5월16일부터 고도 382㎞ 근처까지 움직였고 7월1일에는 중국 우주정류장 가까운 곳까지 접근했다.
잡지 <현대방어기술>에 실린 ‘스타링크 계획의 발전 현황과 대응조치’라는 글은 “스타링크의 위성군이 분산식 우주체계를 구성해 명확한 기능의 중심부가 없다. 일부 위성이 기능을 상실해도 전체 기능에 영향을 미치지 않는다. 여기에 대응하는 체계대항 능력을 저비용·고효율로 달성해야 한다. 이 논문의 저자 런웬전은 중국 항공우주통신 분야 시스템설계·기술개발 연구기관인 베이징추적(北京跟蹤與通信)기술연구소 소속이다.
황즈청도 “수많은 위성으로 구성된 스타링크가 우주에서의 대응 상황을 바꿀 수 있다”고 말했다. “미국의 위성항법시스템(GPS)은 단지 위성 24개로 구성됐다. 대량의 운동에너지를 가진 요격무기로 공격하면 위성항법과 통신체계를 마비시킬 수 있다. 반면 스타링크의 위성은 수만 개다. 요격무기가 소용없다. 그만큼 많은 요격무기를 제조·유지하는 비용을 감당하기 힘들다.”
“러시아도 스타링크의 위협에 마땅한 대응책이 없을 것이다. 미사일 가격이 위성보다 10배 이상 비싸 미사일 요격은 타산이 맞지 않는다.” 황즈청은 “미국이 새롭게 등장한 민간 항공우주기업을 활용해 군비를 줄이고 기술혁신을 실현했다”며 “중국도 각 분야의 역량을 종합해 저궤도 위성군을 만들어야 한다”고 말했다.

▲ 2021년 6월 스페인 바르셀로나 모바일월드콩그레스(MWC)에서 일론 머스크 스페이스엑스 최고경영자가 화상연설을 하고 있다. 우크라이나 정부의 요청을 받은 머스크는 곧바로 우크라이나 국민에게 스타링크 위성인터넷서비스를 허용했다. REUTERS

우주전파자원 선점
“주파수와 궤도는 매우 귀중한 우주전략자원이다. 지구 저궤도에 약 5만 기의 위성을 수용할 수 있다. 스타링크가 계획대로 4만2천 기를 발사하면 80% 넘게 차지하는 것이다. 스페이스엑스가 우주에서 기회를 선점하고 전략자원을 독점하려 한다”고 <해방군보>는 보도했다.
주파수와 궤도 자원이 왜 귀할까? 배타성·재생불가능성과 관련 있다. 지구 표면과의 거리에 따라 고도 200~1200㎞ 궤도를 저궤도, 1200~3만6천㎞ 궤도를 중궤도라고 한다. 같은 고도의 궤도에 안착할 수 있는 위성의 수는 한정됐다. 같거나 비슷한 위치에 있는 위성은 전파방해로 동일 주파수 대역을 사용할 수 없다.
지금까지 지구정지궤도(GEO)를 둘러싼 경쟁이 제일 치열했다. 적도 상공 고도 3만5786㎞ 궤도다. 이 궤도에서 위성을 운행하면 지구에서 정지 상태로 보인다. 위성 1기가 지표면의 40%를 맡아 3기만 있으면 지구 전체를 포괄할 수 있다. 하지만 지구정지궤도는 이미 다 찼다. 스타링크가 각국의 중·저궤도 경쟁을 촉발했다.
“사실 궤도 경쟁 자체는 치열하지 않다. 여러 층으로 나뉘었고 저궤도는 상대적으로 용량이 크다. 위성 4만 기를 배치해도 다른 위성의 자리는 있다.” 자오쥔숴 중국과학원 소프트웨어연구소 연구원은 “주파수와 궤도가 연결됐다”며 “주파수 자원이 부족하고, 좋은 주파수 대역의 경쟁은 치열하다”고 말했다.
국제전기통신연합(ITU)은 정보통신기술 업무를 담당하는 유엔(UN) 전담기구다. 회원국이 통신위성을 발사하려면 ‘전파규칙’에 따라 ITU에 위성망 사전공표자료를 제출해 국제등록을 완료해야 전파간섭을 막을 수 있다. 간단히 말해 ITU가 위성의 주파수와 궤도 자원을 배분한다. 여기에는 두 가지 방법이 있다. 하나는 계획에 따라 평등하게 배분하는 ‘계획법’이다. 지구정지궤도를 배분할 때 이 방식을 사용하고 개도국의 접근을 보장했다. 다른 방법은 최근에 주로 사용하는 ‘조정법’으로, ‘선점주의’가 원칙이다. 등록한 순서에 따라 위성궤도를 배정한다.
조정법의 절차는 3단계로 나뉜다. 1단계는 ITU 규정에 따라 위성망의 사전공표자료를 신고하면 ITU가 자료를 확인한 뒤 공개하는 것이다. 새로운 위성망으로 인해 자국이 발사 또는 계획하는 위성망의 전파간섭이 예상되는 국가가 ITU에 이를 정해진 기한 안에 알리는 것이 2단계다. ITU는 협상과 기술적 조정으로 양쪽의 합의를 중재한다. 사전공지와 조정을 끝낸 뒤 ITU가 요건에 부합한다고 판단하면 궤도와 주파수를 최종 등록한다(3단계).

강화된 규정
등록이 끝난 주파수는 국제사회에서 인정한 권리를 갖는다. 그러나 7년 안에 위성망을 운용하지 않으면 다시 조정 절차를 거쳐야 한다. 2019년 이전까지 ITU 규정이 관대해 신고한 위성망 가운데 위성 1기만 사용해도 운용 개시로 인정했다. 이 때문에 위성 궤도자원을 장기간 점용하는 결과를 낳았다.
주파수를 미리 챙겨두지 못하도록 ITU는 2019년 11월 규정을 강화했다. 2021년 1월1일을 기준으로 비정지궤도 위성군은 2년 안에 전체 위성의 10%, 5년 안에 50%, 7년 안에 100%를 운용해야 한다. 그렇지 않으면 위성 규모를 줄이게 했다. 이후 위성망의 실제 궤도를 도는 위성 수가 95% 이상이 되도록 했다. 6개월 연속 이 요건을 충족하지 못하면 ITU에 보완계획을 보고해야 한다.
새 규정 시행으로 주파수 자원의 경쟁이 더 치열해졌다. 중국은 ‘싱왕’(星網) 운용을 위해 2020년 9월 ‘GW’라는 이름으로 저궤도 위성망 2개를 신청했다. 전체 위성 수는 1만2992기다. ITU 규정에 따라 늦어도 2029년 9월 이전까지 약 1300기를 쏘아올려야 한다. <중국항공우주과학기술활동백서(2021)>에 따르면 중국 본토에서 2021년 55차례에 걸쳐 위성 110기를 발사했다.
“저궤도는 질서를 구축하지 못했다. 정글의 법칙으로 돌아갔다. 능력 있는 사람이 많이 차지하는 구조다.” 우주과학을 연구하는 전문가는 “이런 정글은 낮은 비용, 나은 로켓, 잦은 발사와 같은 물리적 능력을 시험한다”고 지적했다.

ⓒ 財新週刊 2022년 제23호
“星鏈”背後的太空頻軌競爭
번역 유인영 위원