모든 우주기업이 쓰는 SW 꿈꾼다 美공군도 주목한 토종 우주기술
모든 우주기업이 쓰는 SW 꿈꾼다 美공군도 주목한 토종 우주기술
2009년 2월 10일 러시아 시베리아 타이미르반도 789㎞ 상공에서 미국의 상업용 인공위성 ‘이리듐33′과
러시아의 퇴역 군사위성 ‘코스모스2251′이 정면 충돌했다.
지구 저궤도에서 위성끼리 정면으로 부딪히는 우주교통 사고가 난 것은 처음이다.
충돌 당시 두 위성은 초속 11.7㎞로 날고 있었다. 퇴역한 코스모스2251과 운용 중이던 이리듐33 모두 완전히 파괴됐다.
위성 충돌이 발생한 10일 이후 지구 궤도에는 10㎝가 넘는 우주 쓰레기가 1000개 이상 생겼다.
지구 궤도를 도는 인공위성은 점점 많아지고 있다.
한국천문연구원에 따르면 지구 궤도를 따라 움직이는 인공위성은 7178기로, 위성이나 로켓에서 떨어져 나온 잔해물까지 합치면 1만6000개가 넘는다.
이제는 위성과 잔해물의 움직임을 모두 파악하고 위성을 운용해야 하는 이른바 ‘우주 교통’의 시대가 도래했다.
복잡한 지구 궤도를 안전한 공간으로 만들기 위해 나타난 구세주는 다름 아닌 수학이다.
한양대 기계공학부 교수인 김덕수 스페이스맵 대표는 계산이론을 연구하던 공학자에서 최첨단 기술을 다루는 우주산업의 기업가로 변신했다.
스페이스맵은 위성의 충돌위험을 실시간으로 감시하고, 우주 상황인식 소프트웨어의 엔진을 우주 기업에 제공하는 사업을 추진하고 있다.
수많은 통신위성과 군집위성 발사가 예정된 현시점에서 국내외 우주 기업들이 주목하고 있는 기술이다.
김 대표는 미국 미시간대에서 박사 과정을 밟던 시절부터 ‘보로노이 다이어그램(Voronoi Diagram)’밖에 모르던 연구자다.
보로노이 다이어그램이란 평면 위에 찍은 두 개의 점 사이에 수직이등분선을 그어 여러 개의 점 사이 수직이등분선을 연결한 그림이다.
수직이등분선을 모두 연결하면 각 점들의 영역이 생기게 되는데 각 점의 바로 옆 영역의 이웃 사이의 거리를 계산하면 주변을 탐색하기 쉽다.
스페이스맵은 보로노이 다이어그램을 컴퓨팅 프로그램으로 만들어 움직이는 위성의 주변을 실시간으로 탐색하는 기술을 개발했다.
스페이스맵은 ‘다이내믹(Dynamic) 보로노이 다이어그램’으로 불리는 이 기술을 바탕으로 ‘애스트로 1′ ‘애스트로 오르카’
‘애스트로 라이브러리’라는 플랫폼을 제공하고 있다. 김 대표는 이 기술이 우주 질서의 수호자이자 우주의 신호등 역할을 할 수 있다고 밝혔다.
지난 20일 서울 성동구 한양대 캠퍼스에서 김 대표를 만났다.
“보로노이 다이어그램은 주변 위성들의 거리를 계산한다고 했을 때 바로 옆 이웃들과의 거리만 계산한다.
이웃만 고려하기 때문에 계산할 양이 적고 위험요소를 빨리 찾아낼 수 있다.
특히 3차원으로 확장하면 정보량이 많아지는데, 선택적으로 계산하기 때문에 입력되는 데이터가 많더라도 계산이 줄어든다.
보로노이 다이어그램을 이용하면 실시간으로 계산할 수 있다. 기존 기술로는 꿈도 못 꾸는 일이다.”
기존 계산 방식과 비교해 얼마나 빠른 건가.
“기존 알고리즘은 1984년에 나온 알고리즘인데, 한 개 위성의 공간과 시간을 쪼개가면서 계산하는 방식을 쓰고 있다.
물론 위성 주변 물체 하나만 가지고 계산했을 때 위험 상황을 분석하는 데 0.3초 소요된다.
좋은 속도다. 하지만 문제는 모든 물체에 대한 위험도를 분석하면서 발생한다.
만약 위성 주변 물체 2만 개에 대해 계산한다고 치면 6000초가 걸린다. 두 시간 정도 걸리는 셈이다.
반면 보로노이를 사용하면 실시간으로 위험도를 분석할 수 있다.
메모리도 문제다. 모든 물체를 계산하려다 보니 필요한 메모리가 기하급수적으로 증가한다.
앞으로 발사될 위성이 많아질 걸 고려하면 비효율적이다. 답을 빨리 찾을 수도 없다.
이대로 가면 앞으로 우주에서의 위험을 분석하는데 메모리가 지금의 50배 이상으로 필요해질 거다.
결국, 알고리즘이 시간과 메모리에 갇혀 버리게 된다.”
