민간 우주항공 시대를 열어젖힌 ‘스페이스X’, 전기자동차에 대한 고정관념을 깬 ‘테슬라 모터스’, 태양에너지 시대를 선도하는 ‘솔라시티’, 그리고 시속 1,220㎞의 초고속 열차 ‘하이퍼 루프’에 이르기까지 엘론 머스크는 무모하리만큼 혁신적인 사업에 도전하는 것으로 유명하다. 그리고 무수한 난관을 극복하며 끝내 성공으로 귀결시켰다. 이런 그가 또 다시 인류의 미래를 바꿔놓을 프로젝트에 도전장을 던졌다. 이름하여 ‘우주 인터넷(Space Internet)’이 그것이다.




인터넷이 대중에게 보급된 지도 어언 20년이 흘렀다. 그동안 우리나라는 비약적인 IT 기술 발전을 이루면서 인터넷 보급률과 속도 면에서 세계 최강의 입지를 구축했다. 스마트폰 가입자수만 올 1월 4,083만명을 돌파한 상태다. 사실상 전 국민이 인터넷의 혜택을 누리며, 인터넷과 더불어 살고 있다고 해도 과언이 아니다.

그러나 눈을 전 세계로 넓히면 상황은 전혀 달라진다. 여전히 세계 인구의 5명 중 3명은 인터넷을 사용하지 못한다. 인터넷 접속기기가 없는 경우도 있지만 인터넷 서비스가 제공되지 않는 지역도 생각 이상으로 많다. 한 국가의 광대역 커버리지가 10% 넓어질 때마다 국내총생산(GDP)이 약 1.4% 증가한다는 연구결과를 감안할 때 작금의 현실은 글로벌 경제에도 상당한 해가 되는 셈이다.

때문에 현재 많은 기업들이 이 문제를 근본적으로 해결할 방안을 연구 중이다. 헬륨 기구를 활용한 구글의 ‘룬(Loon)’ 프로젝트나 장기체공 태양광 무인기를 이용하는 페이스북의 ‘아퀼라(Aquila)’ 프로젝트가 그 실례다. 이런 가운데 실리콘 밸리에서 가장 창의적인 CEO로 불리는 엘론 머스크가 올해초 인터넷 사각지대를 없애기 위한 또 다른 프로젝트를 발표해 주목을 받고 있다.



초고속 인공위성 네트워크

‘우주 인터넷(Space Internet)’으로 명명된 이 프로젝트의 핵심은 인공위성이다. 다수의 인공위성을 지구 저궤도에 발사, 지구 전체를 하나의 와이파이 핫스팟으로 만들겠다는 것이다.

구체적으로 엘론 머스크가 지난 1월 17일 스페이스X의 시애틀 신사옥 준공식에서 발표한 구상에 따르면 약 4,000대의 인공위성을 1,200㎞ 상공에 띄워 무선 인터넷 허브로 활용하게 된다. 이를 통해 오지나 낙후된 지역에 거주하고 있어 인터넷 이용이 불가능했던 30억명 이상의 사람들에게 인터넷 사용기회를 부여할 수 있으며, 기존 인터넷의 전송속도로 증진시킬 수 있다는 설명이다.

또한 진공상태인 우주공간에서는 빛의 속도가 광섬유 케이블보다 40% 빨라지는 만큼 우주 인터넷은 장거리 인터넷 트래픽은 물론 인구밀도가 낮은 지역 거주자들의 인터넷 실태 개선에도 도움을 줄 수 있을 것이라고 밝혔다. 인공위성 인터넷의 속도는 지구저궤도 위성과의 데이터 전송속도를 감안할 때 현 광섬유 인터넷과 유사한 수준이 될 것으로 예상됐다.

심지어 인력 운용과 관련해서도 연구개발과 상용화를 위해 초기에만 60명, 수년 내 1,000여명의 직원을 고용할 것이라는 나름 세부적인 계획까지 제시됐다. 이 프로젝트에는 총 150억 달러(약 16조1,800억원)가 투입될 예정인데, 우주 인터넷을 구성할 첫 인공위성의 발사에는 적어도 5년의 시간이 걸릴 것이라고 전했다.

전문가들은 이 같은 우주 인터넷이 엘론 머스크의 궁극적 꿈인 화성 식민지 건설을 현실화할 하나의 발판으로 보고 있다. 화성 식민지 주민들의 고립을 막기 위해선 지구와의 원활한 통신과 인터넷 서비스가 반드시 필요하기 때문이다.

우주 인터넷은 이 문제의 해법이 될 수 있다. 지구와 화성에 각각 우주 인터넷을 구축하는 방식으로 말이다. 그가 태양광 발전기업 솔라시티를 설립한 것 역시 태양에너지로 자급자족하는 화성 식민지 건설의 일환이라 할 수 있다. 참고로 그는 지난 2012년 8만명의 거주가 가능한 화성 식민지를 20년 내 건설하겠다는 포부를 천명한 바 있다.



엘론 머스크는 ‘우주 인터넷’ 프로젝트를 통해 지구는 물론 미래에 건설될 화성 식민지에도 인터넷을 보급한다는 야심찬 계획을 갖고 있다.


4,000 vs 648

사실 인공위성을 이용한 글로벌 인터넷 서비스를 구상 중인 것은 엘론 머스크만이 아니다. 영국 버진 그룹의 리처드 브랜슨 회장과 퀄컴의 폴 제이콥스 회장이 투자한 원웹(OneWeb)에서도 유사한 사업을 추진 중에 있다.

이 회사는 중량 130㎏의 마이크로 인공위성 648개를 1,200㎞ 상공에 쏘아 올려 전 세계를 하나의 무선네트워크로 묶음으로써 LTE, 3G, 와이파이 서비스를 제공하려 한다. 데이터 전송 속도는 초당 10테라비트 이상을 표방하고 있으며, 인공위성의 발사는 리처드 브랜슨이 설립한 민간 우주항공기업 버진 갤럭틱의 ‘런처 원(Launcher One)’ 로켓이 쓰일 예정이다.

엘론 머스크와 리처드 브랜슨 모두 민간 우주항공기업의 설립자로 선의의 경쟁관계에 있다는 점에서 두 사람의 승부에 세간이 관심이 모아지고 있다. 리처드 브랜슨의 경우 이미 엘론 머스크의 우주 인터넷이 원웹에 비해 경쟁력이 떨어진다며 선제공격을 날리기도 했다.

지구 저궤도에는 4,000개나 되는 위성을 새로 보낼 공간이 남아 있지 않으며, 설령 남아 있더라도 소형 위성을 활용하는 것이 훨씬 비용 효율적이라는 이유에서다. 실제로 원웹은 위성 인터넷 구축비용을 엘론 머스크의 우주 인터넷 대비 10분의 1 수준인 약 15억~20억 달러로 예상하고 있다.

구축 완료 시점도 원웹이 2017년 인공위성의 발사를 시작해 2019년 상용서비스를 개시한다는 목표여서 멀찍이 앞서 있다. 다만 위성의 숫자와 성능에서 엘론 머스크가 월등할 것이기에 최종 승자가 누가 될지는 섣불리 점치기 어렵다.



화성 위성 인터넷 네트워크의 개념도. 우주 인터넷은 사실상 인공위성 없이는 불가능하다.


인공위성의 메리트

위성으로 인터넷 네트워크를 구축하겠다는 개념은 과거에도 있었다. 위성을 이용하면 방대한 지역을 동시에 커버할 수 있다는 이점이 연구자들을 매료시켰다. 하지만 기술적, 경제적 한계로 말미암아 실제 구현되지는 못했다.

예컨대 처음 이 개념이 제시됐던 1990년대에는 인공위성을 발사하려면 미 항공우주국(NASA)이나 러시아연방우주국(RSA)의 로켓을 빌려야했고, 비용은 대당 무려 6,000~7,000만 달러에 달했다. 중량 1파운드(454g) 당 발사비용이 1만 달러 수준이다.

상대적으로 저렴한데다 설치가 용이한 광섬유 케이블을 두고 굳이 위성 인터넷을 운용할 이유가 없었다. 게다가 당시 일반적인 통신위성들의 데이터 전송 속도는 초당 1기가비트 정도였던 반면 광섬유는 초당 테라비트급 속도를 낼 수 있었다.

그러나 그 이후 눈부신 기술발전에 힘입어 많은 것들이 변했다. 인공위성만 해도 토스터기 크기의 소형 위성은 로켓 한 대에 수십 대를 탑재할 수 있다. 구태여 3만6,000㎞의 정지궤도로 발사하지 않고도 과거정지궤도 통신위성에 필적하는 성능을 자랑한다. 발사 비용 또한 스페이스X, 버진 갤럭틱, XCOR 등 민간 우주항공기업의 등장으로 대폭 낮아졌다.

물론 초고속 인터넷 네트워크가 잘 구축되 있는 곳이라면 지금도 위성 인터넷은 비경제적이다. 하지만 엘론 머스크와 리처드 브랜슨이 주 타깃으로 삼는 곳은 산간오지처럼 인구밀도가 적어 채산성이 맞지 않는 탓에 인터넷 인프라가 구축되지 못하는 지역이다. 이런 지역에 인터넷망을 구축하는 데는 인공위성만큼 효과적인 도구도 없다.



비욘드 어스

우주 인터넷은 분명 혁신적인 시도지만 이미 학계에서는 지구를 넘어 우주공간에서 인터넷을 사용할 수 있도록 하려는 연구도 수행하고 있다. 인터넷 소사이어티 산하 성간 인터넷 분과와 인터넷 아키텍처 위원회(IAB) 산하 인터넷연구 태스크포스(IRTF)의 지연 내성 네트워킹 연구그룹(ETNRG) 등이 우주에서 지구와 인터넷 통신을 할 수 있는 기술과 표준을 연구 중에 있는 것.

2009년 발사 예정이었지만 취소된 NASA의 ‘화성 통신 궤도선(MTO)’ 역시 지구와 화성 사이의 우주 인터넷 설치가 목적이었다. 다만 NASA 제트추진연구소(JPL)가 외계행성을 연구하는 ‘에폭시(EPOXI)’ 임무의 일환으로 발사한 ‘딥 임팩트(Deep Impact)’ 탐사선에 네트워킹 장비를 탑재, 지연 내성망(DTN) 프로토콜 실험을 계속하고 있다.

2009년 5월에는 국제우주정거장(ISS)에도 DTN이 전개됐으며, 2012년 10월 ISS에서 DTN으로 독일의 유럽우주관제센터(ESOC)에 있는 레고 로봇을 원격 조종하는 실험에 성공하기도 했다. 향후 DTN은 우주에 더해 자연재해, 전쟁터 등 가혹한 환경에서의 인터넷 통신에 유용하게 쓰일 수 있을 전망이다.

이외에 MIT와 NASA가 달을 포함한 외계행성에서 사용 가능한 무선 인터넷을 공동 연구해 상당한 성과를 거뒀다. 2014년 시연을 통해 지구와 동일한 수준의 연결성 확보와 대용량 데이터 전송, 고해상도 동영상 스트리밍이 가능함을 입증했다.

구체적으로 연구팀은 미국 뉴멕시코주의 전파망원경 4개를 이용해 달 궤도를 공전하고 있는 인공위성에 상향 링크 신호를 보냈고, 이 신호를 받은 인공위성의 레이저 발신기가 적외선으로 암호화된 정보를 회신했다. 그렇게 지구에서 38만4,400㎞ 떨어진 달까지 19.44Mbps의 속도로 신호가 전송됐으며, 달에서 보낸 데이터를 622Mbps의 속도로 다운받았다.

MIT의 링컨연구소의 마크 스티븐스 박사에 따르면 레이저를 활용한 장거리 통신은 거리가 길어질수록 레이저 빛의 산란이 심해지고, 지구 대기에 의한 산란·굴절이 더해져 쉽지 않지만 4대의 전파망원경을 동원해 위성의 신호 수신 확률을 높인 것이 주효했다. 이로서 우주에서 지구와의 인터넷 통신이 기술적으로 가능하다는 사실이 입증된 것이다.



엘론 머스크의 이상이 실현된다면 미래 화성 식민지의 주민들도 인터넷을 사용할 수 있게 된다. 지구만큼 빠르지는 않겠지만 말이다.


미래 화성 인터넷

달에서의 인터넷 통신이 성공했다고 화성에서도 성공하리라는 보장은 당연히 없다. 지구와 화성은 지구-달 거리의 145배나 되는 약 5,600만㎞나 떨어져 있기 때문이다.

이는 빛의 속도로도 3분 넘게 걸리는 거리며, 지구와 화성이 가장 멀리 떨어졌을 때는 22분 이상의 시간이 소요된다. 무선신호를 광속으로 주고받는다는 현실 불가능한 가정이 성립되더라도 화성 식민지의 주민들이 인터넷을 클릭했을 때 화면이 뜨려면 최소 6분, 최대 44분 이상 기다려야 한다는 얘기다. 웬만큼 진득한 사람이 아니면 화병으로 몸져 누울만한 속도다. 이마저도 항상 할 수 있는 게 아니다. 하루 2번 제한된 시간대에만 가능하다.

이에 화상 인터넷의 현실화를 위해서는 고도의 데이터 압축기술과 모든 파일의 HTML 페이지 첨부, 이미지 해상도 저하, 그리고 데이터 손실에 대비한 신호 중복전송 등의 기술이 필수적으로 요구된다. 또 새로운 HTML 전송 수단도 필요하다. 이렇게 웹사이트에서 이미지와 그래픽을 떼어 내고, HTML 텍스트만 화성과 지구 사이를 오가도록 해야 한다.
이 맹점을 극복하고자 아예 화성에 서버를 설치하고, 주민들의 거주와 연구 임무에 반드시 필요한 콘텐츠를 옮겨 놓는 방식도 제안되고 있다.



90% 우리나라 전체 인구 중 인터넷 이용자의 비중.

http://popsci.hankooki.com/Article/ArticleView.php?UID=10183971

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