우주 와이파이 잘 터지나요? 다누리가 열 미래

 D-7 항행 중 여러 성과...우주인터넷 DTN이란?

 

다누리는 성공적인 우주인터넷(DTN) 시험으로 크게 주목받았다. 향후 우주개발에 필수적인 네트워크망 구성에 단초가 될 것으로 기대받고 있다. ©freepik

다누리는 지난 12월 17일 새벽 135일간 약 600만km 항행 끝에 달에 도달했다. 한국항공우주연구원은 최종 안착은 7일 뒤인 29일 확인 가능하다고 밝혔다.

달 궤도 안착까지 마지막 관문만을 남겨둔 시점에서, 사이언스타임즈는 완전한 성공 소식을 고대하며 다누리가 항행 중에 수행한 특별 임무와 업적을 짚어보았다.

 

최초 우주에서 인터넷 시험…“잘 가고 있다. 기다려라 달님”

우리나라는 우주에서, 그리고 달에서 세계 최초로 우주인터넷(DTN) 통신 시험을 수행한 나라가 됐다. 다누리에 실린 우주인터넷탑재체의 성능검증 실험은 지난 8월 25일 지구와 121만 km 거리에서, 10월 28일 128만 km 거리에서 모두 두 차례에 걸쳐 이뤄졌다.

그 결과 BTS의 다이너마이트 영상을 포함한 동영상 2편, 고해상도 이미지 4장(ETRI 사계절 전경), 문자메시지 6건 모두 전송에 성공했다. 처음 탑재체 시험으로 계획했던 목표인 지구와 탐서선 간 ▲안정적인 메시지 통신 수행 ▲안정적인 파일 다운로드 및 업로드 ▲탐사선이 카메라로 촬영하는 동영상 포함 실시간 전송을 모두 달성한 것이다. (관련 기사 바로 가기-우주에 울려 퍼진 BTS ‘Dynamite’, 다누리의 우주 스트리밍)

다누리와 지구(ETRI)가 우주인터넷 통신으로 메시지를 주고받은 모습이다. ‘five by five’와 ‘잘 가고 있다. 기다려라 달님’을 송수신했다. ©과학기술정보통신부 제공

다누리가 탑재체로 시험한 인터넷기술은 ‘DTN’기술로, 미래 우주인터넷 기술로 각광받고 있으다. 이미 DTN 네트워크가 세계적으로 구축되어있는 등 국제적 추세 또한 DTN에 초점을 두고 있다.

한국항공우주연구원에서도 “비록 지금 DTN은 다루니의 시험탑재체이서 쓰이고 실제 임무엔 심우주안테나가 활용되고 있지만, 2030년으로 계획된 한국의 달 착륙선에는 DTN이 함께 활용될 수 있기를 바란다”며 기대를 나타내기도 했다.

다누리는 궤도에 안정적으로 안착하면 다가올 2023년 1월, 달 궤도에서 한국 지상국과 심우주통신망을 통해 문자·파일·동영상 양방향 전송 실험을 수행할 계획이다. NASA에서도 향후 우주 프로젝트에 DTN 우주인터넷을 활용할 계획인 만큼 다누리의 시험에 큰 관심을 보이고 있는 상황이다.

 

우주맞춤형 인터넷기술, DTN이란?

DTN은 ‘Delay/Disruption Tolerant Network’의 약자로, 우리말로 풀이하면 ‘지연 및 단절 허용 네트워크’라 할 수 있다. 말 그대로 통신이 중간에 지연되거나 끊기더라도 기존의 데이터를 그대로 보존하고, 복구되는 즉시 데이터를 송신하는 기술이다.

DTN은 신호가 통신 중 신호가 두절된다 하더라도, 데이터가 네트워크를 원활하게 흘러 최종 목적지까지 도달하는 것을 목적으로 한다. 기존의 통신 체계에서는 전파가 먼 거리를 이동하면서 중간에 신호가 끊어질 위험이 있었고, 연결오류로 전송이 멈췄을 때에는 처음부터 다시 전송해야 했다.

DTN은 지연과 끊김이 잦은 우주환경에 맞춘 통신 시스템으로, 통신중계장치(노드)간 연결에 장애가 발생했을 때에 경로가 복구될 때까지 데이터를 노드에 저장하는 방식이다. 이를 위해 데이터를 노드에 저장 가능한 형태로 분할 전송한다.

우주인터넷 중계노드는 통신장치를 갖고 있다면 그 무엇이든 될 수 있어 자유로운 네트워크 확장이 가능하다. 궤도선, 착륙선, 로버, 우주인 등 모두 활용될 수 있다.

지구상에 있는 DTN 중계노드들과 다누리를 포함, 현 DTN 네트워크망을 설명하는 모식도다. ©nasa.gov

다누리에서 보내온 데이터 또한 NASA와 항우연의 중계노드를 거쳐 ETRI 우주인터넷 통신센터로 연결된다. 현재 지구상에 존재하는 우주인터넷 노드로는 심우주지상안테나(Korean Deep Space Antenna, KDSA)에 연결된 항우연 관제센터, ETRI 우주인터넷 통신센터를 비롯해 착륙선 통신모듈, 로버 통신모듈, 미국 NASA의 심우주통신망노드 등이 있다.

 

전 세계에 구축한 심우주인터넷

현재 DTN 통신망의 노드이기도 한 심우주인터넷(Deep Space Network, DSN) 은 우주통신 국제 표준화 기구 CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems) 국제표준에 따라 개발되었다. 향후 국제적인 우주탐사에 있어 궤도선·착륙선·로버 간 통신에 직접 적용 예정이다.

심우주인터넷(DSN)의 우주통신시설은 경도 120도의 간격을 두고 설치됐다. 미국 캘리포니아, 스페인 마드리드, 호주 캔버라 근처로 총 세 곳이다.

이러한 배치는 지구가 자전함에 따라 각 통신소가 번갈아가며 수신을 맡게 함으로써, 끊기지 않는 지속적인 통신을 가능하게 한다. 멀리에서 신호를 보내오는 우주선이 지구 자전에 따라 통신소의 시야에서 사라지기 전에 다른 통신소로 넘기는 방식이다.

심우주인터넷(DSN) 신호를 받는 지구(NASA) 기지국은 미국, 스페인, 호주로 총 3곳이다.

다누리 다양한 탐사선 및 탐사로버들이 현재 심우주인터넷을 통해 통신하고 있다. 오래전 태양계를 향해 나아간 보이저호 역시 DTN 방식을 통해 심우주인터넷으로 교신 중이다. 심우주인터넷의 실시간 통신 상황은 다음 웹사이트에서 확인할 수 있다. (https://eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html)

심우주인터넷(DTN)에 속한 다누리가 원활한 통신을 수행하고 있음을 실시간으로 확인할 수 있다. ©NASA

 

우주인터넷와 우주인터넷의 미래

인터넷은 지구 전체를 연결해주는 통신망이라 할 수 있다. 우주인터넷은 이 통신 범위를 우주까지 넓히는 개념이다. 지구에서 무선통신중계기를 통해 ‘와이파이’를 자유롭게 사용하듯이, 머지않은 미래에는 우주에서 와이파이를 잡을 수도 있을 것이다.

우주에서 행성 간 통신이 실시간으로 가능하다는 것은 인간이 달이나 화성에 기지를 만들고 상주하기 위해 필수적인 요소다. 예컨대 우주환경에서 태양풍 등 위험 요소를 감지했을 때 달에 있는 우주비행사에게 경고 신호가 즉각 도달하거나 지구 관제소와 원활한 통신을 대피경로를 즉각 안내받는 등 조치를 취할 수 있을 것이다.

현재는 탐사선과의 통신에 있어 지구가 자전하며 탐사선이 위치한 방향을 바라볼 때에만 통신이 가능하다. 또 지금까지의 우주미션과 지상과의 통신에는 지상 안테나와 우주 탐사선의 ‘사전에 설정된 연결’에 의존해왔다. 이에 따라 여러 미션을 병행할 때 통신 기회와 효율이 극히 제한되는 한계가 있었다.

그러나 우주인터넷망을 구축해 여러 대의 탐사선을 중계노드로 활용하면, 지구와 서로 바라보는 방향이 아니라도 지구와 자유로운 데이터 송수신이 가능하다. 교신 일정과 경로를 일일이 관리할 필요가 없을뿐더러, 탐사선이 지구와 직접 통신할 수 없는 상황이 된다면 즉시 주변의 다른 탐사선 또는 중계노드와 연결해 끊김 없는 통신이 가능해지는 것이다.

또, 노드끼리의 연결을 통해 대규모 네트워크 연결이 가능하다면 사전경로 설정 없이도 우주에서 높은 접근성의 인터넷이 가능하다. 우주 내 탐사선들을 서로 연결해 중계망형태로 활용한다면 언제나 신호 연결이 가능하다. 통신 경로에 연결만 되어있다면 수억 km 떨어진 거리라도 거미줄처럼 얽힌 네트워크를 통해 우주인터넷 통신이 가능할 것이다.

NASA는 아르테미스 미션에서 DTN을 활용한 인터넷 통신망 루나넷(LuNaNet)을 구축할 계획이다. ©NASA/Reese Patillo

NASA에서 아르테미스 미션을 위해 개발한 통신 네트워크 ‘루나넷(LunaNet)’도 DTN 우주인터넷을 채택하고 있다. NASA는 달 궤도 우주정거장 ‘루나 게이트웨이’를 만들어 달과 지구의 통신중계(루나넷)와 우주인 단기 거주계획을 수행할 예정이다. 지구 어디서나 이용 가능한 스마트폰의 기지국처럼, 루나 게이트웨이가 행성 간 통신망의 기지국 역할을 맡을 계획이다.

앞으로 세계 각국의 우주개발이 활발해짐에 따라, 노드로 활용될 탐사선과 로버 또한 더 많아질 것이기에 우주인터넷망은 더욱 견고해질 것으로 전망된다. 한국 또한 다년간의 우주인터넷탑재체 개발과 다누리의 시험을 통해 DTN 기술 개발과 활용에 적극 참여하고 있어, IT 강국에 이어 우주인터넷 강국으로 도약할 수 있을지 귀추가 주목된다.

 

https://www.sciencetimes.co.kr/news/%EC%9A%B0%EC%A3%BC-%EC%99%80%EC%9D%B4%ED%8C%8C%EC%9D%B4-%EC%9E%98-%ED%84%B0%EC%A7%80%EB%82%98%EC%9A%94-%EB%8B%A4%EB%88%84%EB%A6%AC%EA%B0%80-%EC%97%B4-%EB%AF%B8%EB%9E%98/

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