KAIST는 한국형발사체 누리호 4차에 실려 우주로 향한 큐브위성 K-HERO(KAIST Hall Effect Rocket Orbiter)가 27일 정오 지상국과 첫 교신에 성공했으며, 이를 기반으로 AI 기반 초소형 홀추력기 우주 검증을 위한 본격적인 임무 준비에 들어갔다고 28일 밝혔다.

 

K-HERO에는 KAIST 원자력및양자공학과 최원호 교수 연구팀이 AI 기반 설계기술을 활용해 개발한 150 W급 초소형 홀전기추력기가 탑재됐다. 이번 누리호 4차 발사에 실린 12기의 큐브위성 가운데 홀추력기 우주 실증 임무를 수행하는 위성은 K-HERO가 유일하다.

 

홀추력기는 전기에너지를 이용해 제논(Xe) 연료를 이온화하고 이를 고속 분사해 추력을 얻는 고효율 전기추진 기술이다. 연비(비추력)가 높고 투입 전력 대비 추력 성능(약 60 mN/kW)이 우수해 대규모 위성군(예: SpaceX 스타링크)부터 심우주 탐사(NASA Psyche)에 이르기까지 널리 활용되고 있다. 기존에는 중대형 플랫폼(GEO 위성)에 주로 적용됐으나, 초소형·소형위성용 경량·고효율 홀추력기 개발은 기술 난이도가 높은 도전적인 분야로 꼽혀왔다.

 

 

연구팀은 복잡한 플라즈마 생성 및 전자기장 최적화 문제를 해결하기 위해 AI 기반 성능 예측 기법을 도입했다. 이를 통해 설계 반복을 줄이고 실험 횟수를 감소시키며 개발 기간과 비용을 절감하는 성과를 거두었다. 이는 국내 초소형 전기추진 기술 수준을 한 단계 끌어올리는 성취로 평가받고 있다.

 

K-HERO는 27일 오전 4시경 미국 애리조나 SatNOGS 지상국에서 첫 비콘 신호가 확인됐고, 이후 글로벌 지상국에서 10회 이상 신호가 수신됐다. 27일 정오에는 한국항공우주연구원(KARI) 지상국에서도 비콘 수신이 성공하며 위성이 정상적으로 궤도에 안착했고 초기 위성 상태 역시 안정적임이 검증됐다. 비콘 데이터 분석 결과 위성 통신 안테나 4개도 정상적으로 전개된 것으로 확인됐다.

 

 

연구팀은 앞으로 양방향 교신을 통해 위성의 전력, 열 환경, 자세 안정성 등을 점검한 뒤 홀추력기 우주 작동 시험을 순차적으로 진행할 계획이다. 시험에서는 플라즈마 전류, 연료탱크 압력 변화, 열적 변화, 자기장 생성 특성, 작동 제어 알고리즘, 전력 공급 특성 등 핵심 데이터를 수집·분석해 60 W급 초소형 홀추력기의 우주 환경 성능을 본격 검증하게 된다.

 

홀추력기는 1회 작동 시 약 1 mN(밀리뉴턴)의 추력을 1분간 발휘하는 실증 임무를 수행한다. 1 mN은 지상에서 포스트잇 한 장을 들어올리는 힘에 해당한다. 하지만 우주는 진공으로 공기 저항이 거의 없고 중력 역시 작기 때문에, 이러한 미세한 힘이 지속되면 약 4 kg 중량의 K-HERO 위성의 속도나 궤도에 눈에 띄는 변화가 발생해 실질적 추진력으로 활용될 수 있다.

 

이번 홀추력기 개발에는 최원호 교수 연구팀이 설립한 전기추진 전문 스타트업 코스모비(Cosmo Bee)도 적극 참여했다. 양 기관은 K-HERO 운용 경험을 기반으로 저전력 홀추력기 시스템 상용화, 초저궤도(VLEO)·심우주 탐사용 고효율 홀추력기 개발 등을 추진해 국내 소형위성 전기추진 산업 경쟁력 강화를 이어갈 계획이다.

 

최원호 교수는 “이번 임무의 성공은 실험실의 기초 물리연구에서 시작된 플라즈마 전기추력기 기술이 우주 검증 단계에 도달한 의미 있는 성과”라며 “국내 소형위성 전기추력기 상용화의 중요한 전환점이 될 것”이라고 말했다.

 

이광형 KAIST 총장은 “K-HERO 임무는 KAIST가 축적해 온 우주기술 역량이 실제 우주에서 입증된 성과”라며 “AI 기반 전기추진기 기술을 통해 대한민국의 초소형·소형위성 경쟁력을 세계 수준으로 끌어올리겠다”고 말했다.

 

헬로티 이창현 기자 |