美 카네기멜론대(CMU) 컨소시엄이 미 공군으로부터 지구 궤도상에서 위성에 대한 로봇 검사, 유지보수 및 수리, 제조 등에 관한 연구를 추진할 기관으로 선정됐다.

카네기멜론대에 따르면 현재 지구 궤도에는 6500여개의 위성이 존재한다. 문제는 이 가운데 절반 정도만 정상적으로 작동하고 있다는 것이다. 위성은 한번 고장나거나 연료가 바닥나면 무용지물이 되고만다. 고장난 위성을 수리하고, 유지보수하거나 업그레이드하는 일은 현재로선 우주 공간에선 거의 불가능에 가깝다. 하지만 위성이 점점 더 튼튼해지고 수명이 증가하면서 연료를 재충전하거나 망가진 부품을 교체하면 위성의 재사용은 얼마든지 가능하다는 게 과학자들의 시각이다.

▲ 지구 궤도를 도는 위성(사진=CMU 홈페이지)

미 공군연구소(AFRL)와 미 공군과학연구국(AFOSR)은 최근 카네기멜론대 컨소시엄을 위성 수리 및 유지보수, 궤도내 제조 등에 관한 연구를 수행할 기관으로 선정했다고 밝혔다.

카네기멜론대 컨소시엄은 호위 초셋 교수가 주도하고 있으며, 뉴멕시코대, 텍사스A&M, 노드롭 그루만 등이 참여하고 있다.

이번 연구에는 인공지능, 강성 로봇 및 소프트 로봇, 적층 제조, 항공역학, 추정이론, 제어, 우주시스템 등 각 분야의 전문지식을 요구한다. 연구진은 우주 궤도상에서 위성의 이상 유무를 점검하고 수리 및 유지보수를 하며, 필요할 경우 부품도 제조할 수 있는 로봇 기술을 연구한다. 자율 전개 건설 도구, 탈중앙화된 자율성, 기존 구조물에 대한 새로운 구성 요소의 추가 등 기술을 개발할 계획이다.

호위 초셋 교수는 “우리의 비전은 위성과 궤도 자산의 능력을 제고하고 증감함으로써 위성과 궤도 자산의 효용성을 최대화할 수 있는 기회의 새로운 개척지를 여는 데 있다”고 말했다.

AFRL과 AFOSR은 이번에 ‘SURI(Space University Research Initiative)’의 일환으로 CMU 컨소시엄을 선정했다고 밝혔다. 이를 통해 ‘한번 발사, 한번 사용(Launch Once, Use Once)’의 패러다임을 깨겠다는 복안이다. 펀딩 규모는 연간 최대 100만달러이며 연구 기간은 3~5년이다.

CMU 컨소시엄 참여 기관을 살펴보면 노드롭 그루만이 포함되어 있다. 노드롭 그루만은 지구 궤도 상에 있는 ‘위성의 유지보수 서비스‘를 위한 인공지능과 로봇 기술을 평가하는 데 전문 능력을 보유하고 있다. 또한 연료 공급이 중단된 궤도 위성과 도킹하는 ’임무 확장 운송 수단(Mission Extension Vehicles)‘ 기술을 보유하고 있다. 노드롭 그루만의 엔지니어링 시스템 아키텍트인 앤디 콰스는 “위성에 대한 유지보수 서비스는 향후 정부와 민간 기업의 임무 수행에 핵심적인 기술이 될 것’이라고 말했다.

이번 컨소시엄에 참여하는 뉴멕시코대는 ‘민첩 제조기술 연구소(Agile Manufacturing Lab)'를 두고 있다. 이곳에선 우주 운영을 위한 첨단 로봇 매니퓰레이션 등에 관한 연구가 이뤄질 예정이다. 텍사스 A&M은 ’랜드에어 스페이스 로보틱스 랩(Land Air and Space Robotics Lab)’을 통해 위성 랑데뷰, 도킹, 근접 조작, 지상 로봇 에뮬레이션 등 기술을 연구한다.