통신 및 관측 수요 확대에 따른 위성 활용 증가

일본에서는 복수의 인공위성을 하나의 통합 시스템으로 운영하는 ‘저궤도 위성 컨스텔레이션(이하 컨스텔레이션)’ 개발이 활발하게 진행되고 있다. 기존의 단일 위성 중심의 정지궤도 위성(GEO)으로는 광범위한 지역에 통신 서비스를 제공하거나 특정 지역을 반복적으로 관측하는 데 한계가 존재한다. 컨스텔레이션은 낮은 궤도에서 여러 위성이 기능을 분담해 이러한 한계를 해소하도록 설계된 방식이다. 

위성 통신은 지상 통신망이 미치지 않는 지역에서도 통신 서비스를 제공할 수 있다는 점이 큰 장점이다. 대표적으로 도서 및 산간지역, 운항 중인 선박과 항공기에서 통신이 가능하며, 재난 등으로 지상 통신망이 마비됐을 때 긴급 통신 수단으로도 활용된다. 지구관측 분야에서는 여러 위성이 교대로 동일 지역을 촬영해 지표 변화를 더욱 자주 파악할 수 있다. 이와 함께, 관측 데이터를 신속히 지상으로 전송하는 위성 통신 기술도 지속적으로 개발되고 있다.

이처럼 위성 활용이 다각도로 확대되면서 관련 시장 또한 성장세를 보이고 있다. 시장조사업체 리포트 오션에 따르면, 일본의 위성통신 시장 규모는 2025년 65억 달러에서 2035년 188억 달러로 성장할 것으로 전망된다. 재난 대비용 통신망 확보, 도서 및 산간지역의 통신 여건 개선, 선박 및 항공기 통신 서비스 확장, 기업의 비상 통신망 구축 등이 주요 성장 동력으로 꼽힌다.

미국, 유럽연합, 중국 등 세계 주요 국가 및 글로벌 기업들도 이 같은 수요에 맞춰 대규모 위성망 구축에 나서고 있다. 수백에서 수만 기의 통신위성을 운용하거나 신규 배치를 추진 중이며, 일본 기업들 역시 자체 위성 개발·운용은 물론, 해외 기업 위성을 활용한 통신 서비스 제공 등 다양한 방식으로 시장 진출을 확대하고 있다.

<기존의 정지궤도 위성과 저궤도 위성 컨스텔레이션 비교>

[자료: 나고야무역관 작성]

<세계 주요 통신위성 컨스텔레이션 현황>

[자료: 요미우리신문, 나고야무역관 정리]

대용량 데이터 전송을 위한 광통신 기술 중요성 증대

위성 활용이 확대되면서 대용량 데이터를 빠르게 전송하는 기술의 중요성도 커지고 있다. 레이저를 이용해 데이터를 송수신하는 광통신 기술은 위성 간 통신 간섭을 최소화하고 전송 용량을 크게 높여준다. 또한, 관측위성이 수집한 데이터를 중계 위성을 거쳐 지상국으로 전달할 때에도 효과적으로 활용될 수 있다.

광통신 위성망을 구축하려면 정밀한 송수신 장비와 함께 효율적인 데이터 전송 경로 관리 기술이 필수적이다. 각 위성은 빠르게 이동하므로, 상대 위성을 정밀하게 추적하고 연결 상태에 따라 전송 경로를 유연하게 조정해야 한다. 위성 간 통신은 광통신이 주로 사용되고, 지상국과의 연결에는 전파 통신이 적용되는 등, 구간의 특성에 따라 다양한 방식이 결합될 수 있다.

관련 사례로는 NEC의 광통신 위성망 개발이 있다. 요미우리신문 보도에 따르면, NEC는 2026년 9월까지 수백 기 규모의 위성망을 구축해 2030년대부터 본격적인 운용을 시작할 계획이다. 또한 2026년 3월에는 소형 시험위성 탑재용 장비의 설계를 완료했고, 2027년에는 첫 위성 발사를 추진할 예정이다. 시험 위성에서는 상용 광송수신기의 방사선 내구성, 고속 네트워크 처리 능력, Q/V 대역 송수신 기술의 성능 등이 집중적으로 검증된다. 아울러, 우주전략기금 지원을 통해 2029년 말까지 저궤도 위성을 추가로 발사해, 실제 우주 환경에서 광통신망의 운용 가능성을 시험할 계획이다.

의 광통신 위성 컨스텔레이션 개념도>

[자료: 요미우리신문, 나고야무역관 정리]

관측위성의 양산과 데이터 제공 속도 개선

지구 관측 분야에서는 위성의 수를 늘리는 동시에 관측 성능과 데이터 제공 속도를 높이기 위한 다양한 개발이 이뤄지고 있다. 여러 대의 위성을 운용하더라도 데이터 처리와 전달에 많은 시간이 소요될 경우 실제 활용에 한계가 발생할 수 있다. 이에 따라 위성 제작뿐만 아니라 데이터 처리 및 운용 기술 개발에도 힘을 쏟고 있다.

QPS연구소는 소형 합성개구레이더(SAR, Synthetic Aperture Radar) 위성 36기로 구성된 컨스텔레이션을 조기에 구축하기 위해 연간 6기 이상을 생산할 수 있는 체계를 갖추고 있다. 제조와 운용 비용을 절감하고 관측 범위와 해상도를 높이는 한편, 관측 요청부터 데이터 제공까지 걸리는 시간도 단축할 계획이다. 

신스펙티브 역시 소형 SAR 위성의 양산과 발사를 추진 중이다. 해당 기업은 위성 내부의 데이터 처리 장치 및 위성 간 통신 시스템을 시험하고, 궤도 자율 제어 기술을 검증하는 데 주력하고 있다. 

아크엣지 스페이스는 해상 데이터와 사물인터넷(IoT) 데이터 송수신, 무선 신호 수집 등 다양한 임무를 수행할 수 있는 다목적 컨스텔레이션 개발에 집중하고 있다. 이를 위해 50~100kg급 소형 위성에 공통으로 적용할 수 있는 플랫폼과 양산 체계를 마련하고 있으며, 타사 위성과 연계해 운용 가능한 시스템도 개발할 계획이다.

이러한 사례는 일본 위성 산업에서 단일 위성의 성능뿐만 아니라, 일정한 품질의 위성을 반복 생산해 다수의 위성을 동시에 운용하는 역량이 핵심 경쟁력으로 부상하고 있음을 시사한다. 공통 플랫폼과 표준화된 생산 공정을 활용하면 임무에 따라 필요한 장비를 쉽게 조합할 수 있어 개발 비용과 제작 기간을 동시에 절감할 수 있다.

연구소 사의 초소형 위성 ‘QPS-SAR’>

[자료: QPS연구소 홈페이지]

<신스펙티브 사의 초소형 위성 ‘StriX’>

[자료: 신스펙티브 홈페이지]

<아크엣지스페이스 사의 초소형 위성 AE1a>

[자료: 아크엣지스페이스 홈페이지]

상용 부품 활용과 전력·광학 부품 개발

컨스텔레이션 구축을 위해서는 일정 수준 이상의 품질과 신뢰성을 갖춘 부품을 안정적으로 확보하는 것이 필수적이다. 이에 따라 일본 기업들은 기존 상용 제품을 위성 개발에 적극 활용하는 한편, 핵심 부품의 자국 내 생산 역량 강화에도 힘을 쏟고 있다. 예를 들어, NEC의 시험위성에는 AMD의 Versal 반도체와 Apex Technology의 Aries 위성 플랫폼이 채택됐다. 이러한 방식으로 기존 제품에 통신 장비 등을 결합하여 개발 기간을 단축하고 있다.

배터리 분야에서는 상용 전지를 활용하는 동시에, 새로운 고성능 전지 개발이 병행되고 있다. NEC 스페이스 테크놀로지는 일본산 상용 전지 셀을 적용해 배터리의 성능과 수명을 높이고, 생산 효율을 개선하는 기술을 개발 중이다. GS유아사 테크놀로지는 에너지 밀도를 높인 제5세대 우주용 리튬이온전지를 개발함과 동시에, 대량 수요에 대응할 수 있는 양산 체계도 확립하고 있다. 두 기업 모두 성능 향상과 안정적 공급을 공동 목표로 삼고 있다.

태양전지 분야에서는 미쓰비시전기가 일본산 셀, 보호유리, 그리고 이를 조립한 태양전지 패널을 개발하고 있다. 미쓰비시전기의 사업 자료에 따르면, 유럽‧미국산 부품에 대한 의존, 가격 상승, 납기 지연 등이 주요 해결 과제로 언급된다. 이에 따라, 미쓰비시전기는 일단 해외산 셀을 사용한 패널 양산 경험을 축적한 뒤, 향후에는 일본산 셀을 적용한 패널 양산으로 전환할 계획이다.

관측 장비 부문에서는 컴포지트 테일러즈가 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)을 활용해 주반사경과 주요 구조를 구성한 초경량 망원경을 개발 중이다. 이를 통해 무게를 줄이면서 요구되는 광학 성능을 확보하고, 제작 기간과 비용까지 절감하는 것이 목표다. 이처럼 일본의 전력·광학 부품 기업들은 제품 성능 향상과 더불어 생산 효율 및 공급 능력 강화에도 박차를 가하고 있다.

유아사 사의 우주용 리튬이온전지>

[자료: GS유아사 홈페이지]

<컴포지트 테일러즈 사의 초경량 우주망원경 ‘φ90mm M1’>

[자료: 컴포지트 테일러즈 홈페이지]

생산 확대를 위한 시험 기반 정비

상용 부품을 위성에 적용할 때는, 우주 환경에서 안정적으로 작동하는지 철저히 검증하는 과정이 필수적이다. 가격이나 성능만으로는 충분하지 않으며, 반드시 다양한 시험과 설계 보완 절차를 거쳐야 한다. 이 때문에 검증 역량은 부품 공급의 핵심 요건으로 인식되고 있다.

<일본 위성 산업의 주요 개발 과제와 협력 검토 분야>

[자료: JAXA 우주전략기금, 나고야무역관 정리]

시사점

일본에서는 통신 및 관측 위성 개발과 함께 전력·광학 부품의 생산 역량 강화와 제조 및 시험 설비 확충 사업이 활발하게 진행되고 있다. 일본 시장 진출을 모색하는 국내 기업의 경우, 자사 제품과 기술이 어느 사업의 개발 또는 생산 과정에 적용될 수 있는지 우선적으로 파악해야 한다.

또한, 위성 제조 업체의 개발 단계에 따라 필요한 준비 사항이 달라진다. 개발 단계에서는 요구되는 성능과 환경 시험 기준을 충족함을 입증할 수 있는 자료 확보가 필수적이다. 시험 결과에 따라 설계 변경이나 추가 검증에 유연하게 대응할 수 있는 역량 역시 중요하다. 양산 단계로 진입할 경우에는 일정한 품질을 유지하면서 납기 준수와 안정적인 물량 공급 능력을 제시해야 한다.

일본에서 자국 내 부품 개발을 목표로 하는 사업에 참여할 때에는 현지에서 해외 제품 구매가 가능한지 여부와 구체적인 진입 조건을 사전에 확인해야 한다. 만약 완제품 공급에 어려움이 있다면, 해당 부품 생산에 필요한 소재, 제조 장비, 시험 및 평가 기술을 제공하는 방안도 고려해볼 수 있다. 현지 기업의 개발 일정과 공급업체 선정 절차를 꼼꼼히 파악한 뒤, 이에 맞춰 제품 평가 및 공동 시험을 제안하는 방식으로 협력 가능성을 구체화할 필요가 있다.

나고야무역관이 연계한 항공우주 기업 A사의 T 과장은 “위성을 양산할 때는 단순히 부품 가격뿐만 아니라, 시험과 검증에 들어가는 비용과 소요 기간까지 함께 고려한다"며, 이어서 “시장 진출을 위해서는 개발 초기 단계에서부터 위성 제작사와 시험 조건, 품질 기준을 충분히 협의해야 하고, 양산 단계에서는 납기와 공급 물량 요구에 제대로 대응할 수 있는지 여부도 확인해야 한다”라고 강조했다.

이와 같은 절차적 준비를 통해 일본 위성 시장 진출 시 실질적인 협력 기회를 넓힐 수 있을 것으로 기대된다.

자료: 요미우리신문, 우주전략기금(JAXA), 리포트 오션·NEWSCAST, 각 기업 홈페이지 등, 나고야무역관 종합