위성 충돌 시계는 지금 "운명의 날 2.8일 전"
하이커뮤니티매니져
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위성간 충돌로 위성이 폭발하는 모습을 묘사한 상상도. 유럽우주국 제공
지난 9일 스페이스엑스의 우주인터넷 군집위성 스타링크와 중국 위성이 충돌할 뻔한 일이 일어났다. 이날 중국 간쑤성 고비사막에 있는 주취안위성발사센터에서 발사된 위성 9기 중 하나가 고도 560km 상공에서 스타링크 위성을 200m 거리에서 스쳐 지나간 것이다. 스타링크 위성은 대부분 530~550km의 저궤도를 돈다.
저궤도에 배치되는 위성이 급증하면서 위성간 충돌 위험이 갈수록 높아지고 있다. 지난 7년 사이에 인공위성 수는 4000기에서 약 1만4000기 3배 이상 늘었다.
스페이스엑스가 미국 연방통신위원회(FCC)에 제출한 올해 반기 보고서에 따르면 스타링크 위성은 올해 5월 말까지 6개월간 14만4404회의 충돌 회피 기동을 수행했다. 1.8분마다 한 번씩 충돌 회피 기동을 한 셈이다. 휴 루이스 버밍엄대 교수(우주항공학)는 “이는 이전 6개월보다 거의 3배나 증가한 수치”라고 말했다. 그는 이런 추세라면 스타링크 위성은 2028년까지 6개월마다 약 100만번 궤도를 수정해야 할 것이라고 계산했다.
그러나 만약 인공위성에 이상이 생겨 충돌을 피할 수 있는 장치가 가동되지 않으면 어떤 상황이 일어날까?
두 위성이 1km 이내로 근접 조우하는 데 걸리는 시간이 2018년(왼쪽)에 비해 2025년에 크게 줄었다.
충돌 회피 기동 6개월마다 2배씩 증가
미국 프린스턴대가 주축이 된 국제연구진이 공개된 위성 위치 데이터를 활용해 계산한 결과, 불과 2.8일 후에 충돌이 발생할 수 있는 것으로 나타났다고 사전출판 논문 공유집 아카이브에 발표했다.
연구진은 충돌 위험을 구체적 수치로 표현하기 위해 ‘크래시(CRASH, 충돌 발생 및 중대 피해) 시계’라는 이름의 새 지표를 개발했다. 이 시계는 충돌 회피 기동을 전혀 하지 않거나 소프트웨어 오류 등 상황 인식에 심각한 차질이 발생했을 때 치명적 충돌이 발생하기까지 걸릴 것으로 예상되는 시간을 나타낸다. 인류의 핵전쟁 위험을 경고하기 위해 만든 ‘운명의 날 시계’에 빗대 표현하면 ‘위성 종말의 시계’라고도 부를 수 있겠다.
이 지표를 적용한 결과, 스페이스엑스의 첫 스타링크 위성이 발사되기 전인 2018년 위성 수를 기준으로 할 땐 모든 위성이 갑자기 기동 능력을 상실했을 경우 위성 충돌은 121일에 한 번꼴로 일어나는 것으로 계산됐다. 이는 충돌 회피 기동을 하지 않을 경우 24시간 이내에 두 위성이 충돌할 확률이 1% 미만임을 뜻한다.
그러나 군집위성만 해도 약 1만기가 배치된 2025년 6월 기준으로는 2.8일에 한 번꼴로 충돌이 발생할 수 있다는 계산 결과가 나왔다. 불과 7년 사이에 약 40배가 단축됐다. 이런 변화는 하나의 충돌이 연쇄적으로 다른 충돌을 일으키는 케슬러증후군으로 이어질 가능성을 높인다. 위성의 밀집도가 높은데다, 대응할 수 있는 시간도 부족하기 때문이다.
연구진이 현재의 위성 수를 기준으로 시뮬레이션한 결과, 어떤 이유로 충돌 회피 기동이 없을 경우 저궤도 전체에서는 22초마다, 스타링크 위성 밀집구역(고도 550km)에서는 11분마다 다른 위성과 1km 이내에서 근접 조우하는 것으로 나타났다. 1km는 현재 위성업체들이 충돌 회피 기동을 실행하는 거리다. 연구진은 “스타링크 위성의 경우 현재 1기당 연평균 41회의 충돌 회피 기동을 하고 있으며, 전체 군집위성으로 확대해서 보면 평균 1.8분에 한 번씩 충돌 회피 기동이 이뤄지고 있다”고 밝혔다. 연구진에 따르면 그동안 스타링크의 충돌 회피 기동 횟수는 6개월마다 2배씩 증가했다.
스타링크 위성의 이동 궤적. 미국항공우주국 제공
재앙이 현실이 될 수 있는 두 가지 요인
연구진은 충돌 시계가 가리키는 수치의 위험도를 위험, 주의, 안전 3가지 단계로 구분했다.
이에 따르면 시계 값이 3일 미만이면 주의, 1.4일 미만이면 위험 단계에 해당한다. 위험 단계는 24시간 내에 한 번 이상의 충돌이 발생할 확률이 50%인 단계다. 연구진에 따르면 지금의 수치 2.8일은 24시간 이내에 한 번 이상 충돌이 발생할 확률이 30%인 주의 단계다. 연구진은 “위험 이전 단계를 유지하려면 시계 값이 1.4일보다 길어야 한다”고 강조했다.
연구진은 모든 위성이 갑자기 기동 능력을 멈추는 사건을 유발할 수 있는 요인으로 강력한 태양폭풍이나 치명적 소프트웨어 오류를 꼽았다. 두 가지 상황이 일어날 경우 위성 항법 및 통신 시스템이 손상돼 위성이 기동력을 잃을 수 있다. 실제로 2024년 5월 강한 태양폭풍으로 인해 이후 3일 동안 전체 위성의 절반 이상이 대기 저항 증가와 그로 인한 충돌 방지를 위해 궤도를 수정한 일이 있었다. 그러나 룩셈부르크 위성통신업체 SES새털라이트의 엔지니어인 위니드 바타팔리(Wineed Vattapally)는 과학전문지 뉴사이언티스트에 “강력한 태양폭풍이 모든 위성을 동시에 불능 상태로 만들 가능성은 크지 않다”고 말했다. 연구에 참여하지 않은 루이스 교수는 지구 궤도의 혼잡도를 나타내는 데 유용한 지표라고 평가했다.
*논문 정보
An Orbital House of Cards: Frequent Megaconstellation Close Conjunctions.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2512.09643
곽노필 선임기자
[email protected]
https://www.hani.co.kr/arti/science/technology/1235843.html#ace04ou
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