美 우주군이 사랑하는 한국 기업, 스페이스맵…中 공중전도 잡아내는 우주 ‘구글맵’ 개발 [테크챗]

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24일 서울 성동구 한양대 캠퍼스 내 스페이스맵 사무실에서 김덕수 스페이스맵 대표가 우주 물체 인식 시스템에 대해 설명하고 있다. 최지원 기자 jwchoi@donga.com

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“지금 화면에 보이는 위성들을 보시면 서로 꼬리를 따라가고 있죠? 올해 3월 미국 우주군에서 중국 위성들이 ‘공중전(도그파이팅)’ 연습을 하고 있다고 언급했던 그 사건입니다. 우주에서 위성들의 위치나 움직임을 바로 볼 수 있는 일종의 우주 ‘구글맵’ 혹은 ‘유튜브’ 같은 사이트입니다.”

24일 서울 성동구 한양대 캠퍼스에 있는 스페이스맵 사무실에서 만난 김덕수 스페이스맵 대표(한양대 기계공학과 교수)는 지난 달 갓 출시된 서비스 ‘스페이스튜브’를 소개했다. 스페이스튜브는 ‘스페이스’와 ‘유튜브’를 결합한 말로 중국 위성들의 공중전과 같이 중요한 위성들의 움직임을 유튜브 보듯이 볼 수 있는 사이트다. 사이트에서 위성 정보를 클릭하면 여러 개의 우주물체의 실시간 움직임을 확인하고 충돌위험성을 분석할 수 있다.

지난해 중국이 5기의 위성을 이용해 우주 공중전(도그파이팅)을 훈련하고 있는 모습. 스페이스튜브 캡처

수억 개 위성 떠도는 우주 환경, 기회의 땅 됐다

공중전은 전투기가 공격을 위해 상대 전투기의 꼬리를 물고 움직이는 형태로 펼쳐진다. 올해 3월 미국 우주군 부사령관인 마이클 게틀린 대장은 미국의 적대국이 지난해 지구 저궤도에서 위성 5기를 동원해 ‘위성 공중전’을 수행했다고 말했다. 게틀린 대장이 언급한 적대국은 중국으로, 공중전에 투입된 위성은 스페이스튜브 사이트에서 볼 수 있듯이 스옌(Shiyan) 위성 3기와 스젠(Shijian) 위성 2기다.

김 대표는 “우리가 보유하고 있는 위성 데이터를 토대로 사용자가 직접 콘텐츠를 올릴 수도 있다. 이를 통해 쌓이는 데이터는 우리의 자산이 된다”며 “스페이스튜브에 사용되는 실시간 위성 데이터를 줌과 연결한 ‘42 토크(Talk)’ 서비스도 개발했다”고 했다. 42 토크는 위성의 움직임을 보며 미국, 한국, 일본 등 여러 국가들의 우주 관계자들이 화상 회의를 진행할 수 있는 플랫폼이다. 김 대표는 “스페이스맵의 새로운 비즈니스 모델이 될 것”이라고 설명했다.

현재 스페이스맵의 주 매출은 미국 우주군 ‘SDA TAP LAB’의 우주영역 인식 프로젝트에서 나오고 있다. SDA TAP LAB은 점점 복잡해지는 우주 환경에서 미국 우주군이 우주 물체 인식 역량을 강화하기 위해 마련한 R&D 이니셔티브다. 스페이스맵은 아시아 국가 기업들 중 처음으로 이 프로젝트에 참여했다. 현재 우주에 떠돌고 있는 우주 물체의 개수는 10cm 이상은 5만 여개, 1~10cm는 120만 개, 1mm~1cm는 1억4000만 개 이상으로 추정된다. 최근에는 스페이스X의 ‘스타링크’를 필두로 한 위성 통신 산업이 커지며 우주 물체의 수는 기하급수적으로 늘고 있다. 김 대표는 “위성과 우주 쓰레기의 수가 점점 많아지며 실시간으로 우주 물체의 위치, 움직임을 파악하는 기술이 중요해지고 있다”고 했다.

실제 지난해 스페이스X가 미국 연방통신위원회(FCC)에 제출한 보고서에 따르면 2023년 12월 1일부터 2024년 5월 31일까지 스타링크 위성이 우주 물체를 피하기 위해 5만 번 이상의 회피기동을 작동했다. 김 대표는 “빠른 대응을 위해서는 실시간 물체 인식 기술이 필요하다”며 “스페이스맵의 우주 물체 인식 기술의 가장 큰 강점은 바로 ‘속도’에 있다”고 했다.

수학 원리에 기반한 실시간 우주 인식 기술

스페이스맵이 다른 어떤 기술보다 빠르게 우주 물체를 인식하는 데에는 수학적인 원리가 숨겨져 있다. 김 대표는 오랜 시간 ‘보로노이 다이어그램’을 연구하던 공학자다. 보로노이 다이어그램이란 평면을 특정 점까지 거리가 가장 가까운 점의 집합으로 분할한 것이다.

특정 점을 하나의 위성이라고 해보자. 충돌 위험성이 있는 위성들의 움직임을 계산하려면 많은 시간이 필요하다. 즉 충돌 위험성이 있는 위성을 잘 추려내는 것이 시간을 아끼는 ‘왕도’인 셈이다. 보로노이 다이어그램은 여기에 딱 맞는 수학적 원리다. 보로노이 다이어그램에 의해 나뉘어진 조각들 중 바로 인접한 조각에 있는 위성들의 움직임만 계산하면 되기 때문이다.

보로노이 다이어그램을 설명하기 위한 이미지. 초록색으로 표시된 점이 포함된 영역의 모든 점들은 초록색 점과 가장 거리가 가깝다. 이 원리를 활용하면 초록색 점 영역에 근접해있는 노란점들의 움직임만 파악하면 다른 점들과의 충돌을 피할 수 있다. 스페이스맵 제공

스페이스맵의 우주 물체 인식 시스템은 미국 우주사령부 연합우주작전센터(CSpOC)가 공개하는 위성 데이터를 토대로 위성 간의 거리를 계산한다. 김 대표는 “위성에서 이 원리를 활용하려면 보로노이 다이어그램을 3차원으로 확장시켜야 한다. 위성의 경우 곡선으로 움직이고, 속도도 그때그때 달라지기 때문에 방정식이 엄청나게 복잡해진다”며 “이를 정확히 계산해 우주 물체 인식에 활용할 수 있는 것은 스페이스맵이 유일하다”고 했다.

스페이스맵은 이런 강점을 토대로 현재 아마존의 ‘카이퍼 프로젝트’에도 참여하고 있다. 카이퍼 프로젝트는 스타링크에 맞서 아마존이 준비 중인 위성 통신 서비스다. 스타링크 측에도 사업 제안을 할 예정이다.

미국 사업이 점점 커지면서 미국 콜로라도주 덴버 지역에 ‘스페이스맵 US’라는 자회사를 설립하기도 했다. 김 대표는 “미국 정부로부터 큰 펀딩을 받기 위해서는 반드시 필요한 작업”이라며 “현지 채용 절차를 진행 중”이라고 설명했다.