오로라 및 대기광 관측기(ROKITS)가 위성에 설치된 모습. 우주항공청 제공

차세대중형위성 3호에 탑재된 BioCabinet. 우주항공청 제공

오는 27일 발사되는 한국형발사체(누리호) 4차 발사에는 차세대중형위성 3호(차중 3호)를 궤도에 올리는 임무가 맡겨졌다. 우주에는 미세 중력 환경을 제공해 생명 현상 등을 실증할 수 있는 좋은 공간이다.

우주항공청은 27일 누리호 4차 발사로 우주에 진입하는 차세대중형위성 3호에 우주환경 관측 및 우주바이오 실증을 위한 탑재체가 실렸다고 25일 밝혔다.

● 위성통신 GPS교란 대비

강력한 태양흑점폭발이 지난 10일 발생해 평소보다 위도가 낮은 지역에서 오로라가 확장 관측되고 아프리카와 유럽 지역에서 무선 통신 두절이 발생하는 등 태양 활동의 영향이 가시화되고 있다. 현재 태양은 약 11년 주기의 극대기에 도달하여 활동이 더욱 강해지고 있으며 이에 따른 위성통신 및 GPS 교란 가능성이 높아지면서 우주환경의 체계적 관측과 예측 중요성이 커진다.

우주는 중력이 지상보다 훨씬 약한 ‘미세중력 환경’을 제공해 생명 현상과 세포 분화 등 지구에서는 경험할 수 없는 새로운 생물학적 연구 기회를 제공한다. 이러한 중요성을 고려하여, 차중 3호에는 우주환경 메커니즘 규명을 위한 오로라·대기광 관측기(ROKITS, Republic Of Korea Imaging Test System)와 전리권 플라스마 및 자기장 관측기(IAMMAP, Ionospheric Anomaly Monitoring by Magnetometer And Plasma-probe), 우주 바이오 실증을 위한 바이오캐비닛(BioCabinet)이 탑재돼 핵심 임무를 수행할 예정이다.

한국천문연구원 이우경 박사 연구팀이 개발한 ROKITS는 오로라의 발생 범위와 변화를 고해상도로 촬영할 수 있는 우주용 광시야 카메라다. 오로라는 태양에서 방출된 고에너지 입자가 지구 자기권을 통과해 대기와 충돌하며 빛을 내는 현상으로, 태양 활동에 따라 중위도까지 확장한다. ROKITS는 700km 관측 폭으로 기존의 관측자료가 부족한 자정 부근(태양 반대편) 오로라 활동을 포착하며 지구 대기로 유입되는 에너지 정보를 제공해 우주환경 예측에 필수 자료를 지원한다.

KAIST 인공위성연구소 유광선 박사 연구팀이 개발한 IAMMAP은 고도 100~1000km에 분포한 전리권에서 플라스마 특성과 자기장 변화를 동시에 측정한다. 전리권은 저궤도 인공위성이 운용되는 공간으로, 태양광과 지자기 활동에 의해 발생한 플라스마로 채워져 있다. 이러한 전리권은 태양폭발이나 대기의 급격한 변화 등에 의해 교란되며 이는 통신 교란과 GPS 위치 오류를 유발한다. IAMMAP은 적도전류제트(EEJ)와 적도전리권 이상현상(EIA)을 함께 분석해 에너지 전달 메커니즘을 규명하고, 국내 기술로 세계적 수준의 우주 자기장 측정 정밀도를 확보했다.

● 우주 생명과학 연구

한림대학교 나노바이오재생의학연구소 박찬흠 교수 연구팀이 개발한 BioCabinet은 우주의 극한 환경에서도 세포 배양과 3D 프린팅이 가능한 완전 자동화 시스템을 갖춰 국제우주정거장 접근이 제한된 상황에서 독자적으로 우주 생명과학 연구를 수행하는 의미를 갖는다. 주요 연구로는 역분화 심장 줄기세포를 미세중력에서 3D 프린팅해 조직의 자발적 수축을 관찰하고, 편도유래 줄기세포를 혈관 세포로 분화시키는 실험을 진행할 예정이다. BioCabinet은 미세중력 환경에서의 세포 분화 특성을 규명함으로써 심혈관계 질환 치료와 우주 의료기술 발전에 기여하며, 난치질환 극복과 장기 부족 문제 해결에 획기적인 기반이 될 것으로 기대된다.

우주항공청 강경인 우주과학탐사부문장은 “차세대중형위성 3호에 탑재된 바이오캐비닛은 저궤도 미세중력 환경에서 국내위성으로는 처음 시도되는 우주의학 분야의 실험·실증으로 우리나라 우주과학탐사 역량의 성장을 보여주는 성과이며, 우주환경 관측과 함께 미세중력을 활용한 연구를 더 확대하겠다”고 말했다.