[교육이 미래다] 항공우주 분야 신기술 연구와 국방기술 확보 주력대형 항공우주 시스템 개발 이끌 산학연 리더 양성

중앙일보

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KAIST는 지난달 발사된 누리호에 큐브위성을 탑재해 초기 양방향 교신 성과를 달성했다. 사진은 차세대 소형위성 2호 열진공 시험준비 장면. [사진 KAIST]

KAIST는 대형 항공우주 시스템 개발을 이끌 산학연 리더 양성에 주력하고 있다.

KAIST는 항공우주 분야 신기술 연구와 국방기술을 확보하고 있으며 시스템 중심 교육을 지속해서 이어가고 있다. 또 우주탐사 학제전공을 통해 기계·전기전자·물리학·원자양자공학·인공위성연구소 등과 다학제적 실무지향적 교육을 제공하고 있다.

항공우주 혁신 연구 및 교육의 선두주자

KAIST 항공우주공학과는 우주 탐사 분야에서 달착륙을 위한 유도항법 및 제어 연구, 심우주탐사를 위한 추진 시스템 및 임무 설계 및 자율 항법기술을 연구하고 있다. 위성 및 우주구조 분야에서 활발한 연구를 진행하고 있다.

지구 저궤도에 이어 지구 정지궤도 우주환경모사 장비를 개발하고 있다. 특히 우주 전개구조, 스페이스 쉴드, 파이로장치 연구와 인공위성을 활용한 양자암호·양자통신, 군집 위성 운용을 위한 위성 간 통신 기술, 광학 기반의 위성 간 정밀 상대 거리 측정 연구, 고기동 구동장치 연구를 진행하고 있다.

KAIST는 인공위성연구소와 공동 연구도 펼치고 있다. 대형군집위성군 구성을 위한 임무 설계 및 궤도제어 기술 연구, 지구관측용 군집위성(11기) 연구 개발사업 주관, 저궤도 군집통신위성 개발을 위한 기획연구, 군집 지구관측위성(44기) 사업에 참여할 예정이다.

우주발사체 분야에서도 일반적인 학교 수준을 넘어선 기술을 확보했다. 재사용 발사체를 위한 비파괴 진단, 수명예측기술, 회수 유도제어 기술 연구에 집중하고 있다. 학과 창업 기업이 페리지 에어로스페이스와 공동연구를 통해 소형 액체 로켓을 개발했으며 초소형위성을 궤도에 안착시키는 토털솔루션 개발을 진행하고 있다. 누리호 3단 자세제어용 친환경 추진 시스템 연구 및 극초음속 공력 시험 및 해석, 발사체구조 및 연료탱크 경량화 설계를 위한 검사기술 개발 등 분야에서도 연구력을 집중하고 있다.

위성항법 분야에서는 항법 정밀도와 신뢰성 향상을 위한 전리층 오차 모델 연구, 저궤도 군집위성을 활용한 위성항법 성능 개선 연구, 관성항법과 위성항법을 결합한 복합항법 연구를 수행하고 있다.

KAIST는 우주에서 국가방위를 위한 노력을 지속하고 있다. 우주자산 보호를 위한 ASAT(Anti-Satellite) 연구, 초저궤도 정찰위성, 군 정찰위성 군집 임무 설계 및 자세제어 기술을 연구하고 있다. 이러한 포괄적이고 실용적인 연구들은 민간 산업체와의 협력센터로도 이어져 2021년에 한화 스페이스허브-KAIST 우주연구센터와 KAI-KAIST 항공우주기술연구센터를 개소했다. 또 University of Colorado, Boulder와 복수학위, 공동 연구에도 착수했다.

AI 이용한 항공관련 연구도 활발

KAIST는 항공우주 분야 신기술 연구와 국방기술을 확보하고 있다. 차세대 소형위성 2호 위성 모습.

최근 KAIST는 한국형 도심항공모빌리티(Urban air mobility·UAM) 사업의 기획에 적극적으로 참여하고 있다. 산업부 UAM 인력양성사업, UAM 수소탱크 검사 및 건전성모니터링 시스템 개발, 복합재 3D 프린팅 기반 기체부품 개발, 도심국소기상 예측모델 개발, UAM 운용 안전성 보장 연구, 비행 중 건전성 모니터링 및 Vertiport 스마트 격납고 연구를 수행하고 있다.

4차 산업혁명의 핵심 기술 중 하나인 인공지능(AI)을 이용한 항공관련 연구도 활발하게 진행하고 있다. 인공지능 기반의 복합 환경에서 군집 드론의 자율 임무 수행을 위한 AI 기술, 목표물 자동 착륙을 위한 드론의 학습 기술, 드론의 지상 목표물 자동 인식을 위한 AI 기술, AI 조종사를 위한 모의 전투 시뮬레이터 연구, X-ray와 초음파 검사의 AI 진단 등 여러 방면에서 활용되고 있다.

항공국방과 관련한 연구로는 유인드론 호버바이크 개발, KF-21 자동 지형추적, 능동형 레이더, 레이저 초음파 기체 진단 연구 등을 수행하고 있다. 스텔스 기술 역시 개발 중이며 KF-21의 스텔스와 무인전투기 및 유무인 전투기 편대 임무 수행을 위한 기술 개발을 지속하고 있다. 국방특화연구센터도 운영 중이며 1단계 초고속비행체특화연구센터에 이어 광역방어특화연구센터를 통해 미래 미사일 방어 시스템 연구를 위해 연구개발을 진행하고 있다.

한편 KAIST는 로켓 스타트업 페리지에어로스페이스와 공동 추진한 ‘초소형 우주발사체 선행 프로젝트(BW-0.1)’를 지난 3월 24일 제주도에서 3차 발사를 마지막으로 종료했다. 연소시험부터 발사까지 항공우주 재학생이 대표인 민간 스타트업과 협력을 통해 성공한 산학프로젝트 사례로 꼽힌다. 이번 프로젝트를 통해 확보한 데이터를 기반으로 교육용 로켓 프로그램을 진행하고 페리지 발사체 개발에도 지속해서 협력할 예정이다.

한편 KAIST 항공우주공학과는 지난 6월 21일 발사된 한국형 발사체 누리호에 큐브위성(RANDEV)을 탑재했다. 큐브위성을 통해 초기 양방향 교신 성공이라는 성과를 달성했으며 관련 분야 기술 개발 및 인력양성에도 힘쓰고 있다. 앞으로 큐브위성 기술을 활용한 다양한 우주기술 검증 및 우주탐사 프로그램을 추진할 예정이다.

송덕순 중앙일보M&P 기자 <song.deoksoon@joongang.co.kr>