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저궤도 위성통신

low earth orbit satellite communications

저궤도 위성통신은 지구로부터 약 200~2,000km 상공을 도는 저궤도위성을 이용해 데이터를 송수신하는 통신 기술이다.
짧은 거리 덕분에 신호 왕복 시간이 짧아 초저지연(ultra-low latency) 통신이 가능하며, 지구 전역을 대상으로 인터넷, 음성, 데이터 서비스를 제공할 수 있다.

기존 통신은 주로 정지궤도 위성에 의존했다. 지구로부터 3만6,000km 떨어진 고도에 위치한 정지궤도 위성은 항상 같은 지역을 비추는 장점이 있지만, 신호를 주고받는 데 500밀리초(ms) 이상 걸려 통신 지연이 발생하는 단점이 있었다. 특히 실시간 화상회의나 클라우드 게임, 자율주행차 통신처럼 빠른 응답이 필요한 서비스에는 큰 제약이 따랐다.

저궤도 위성통신은 이 한계를 뛰어넘는다. 지구와 훨씬 가까운 거리에서 신호를 주고받아 왕복 지연이 20~40ms에 불과하다. 이는 지상 광케이블 수준에 버금가는 속도다. "위성이 골목 어귀에 있는 것처럼 느껴진다"는 비유가 나올 정도로 반응 속도가 빠르다.

덕분에 저궤도 위성통신은 기존 통신망이 닿지 않는 사막, 오지, 해양, 극지방에서도 안정적인 인터넷을 제공할 수 있다. 선박과 항공기의 통신망 구축, 재난 상황에서의 긴급 통신, 군사용 안전 통신망 확보에도 적합하다. 나아가 글로벌 사물인터넷(IoT) 네트워크와 자율주행차 네트워크의 핵심 인프라로 주목받고 있다.

현재 글로벌 시장에서는 스페이스X의 '스타링크'가 저궤도 통신망 구축을 주도하고 있다. 스타링크는 이미 수천 기의 위성을 띄웠고, 북미와 유럽을 넘어 아시아 지역으로 서비스 범위를 확장 중이다. 아마존의 '쿠이퍼', 영국 '원웹', 중국의 '궈왕' 프로젝트 등도 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

한국도 가세했다. 한화시스템이 발사한 '세이프넷-1'은 군사 통신 및 해양 정보 수집을 목표로 한다. 향후 민간 분야에서도 KT와 한국항공우주연구원(KARI) 등이 중심이 돼 저궤도 위성통신 생태계를 키워갈 계획이다.

다만 과제도 있다. 수만 기 위성이 우주를 뒤덮으면서 충돌 위험이 커지고 있고, 주파수 간섭 문제와 고비용 구조도 풀어야 할 숙제다. 국제 규범 마련과 지속가능한 궤도 관리 체계 구축이 시급하다는 지적이 나온다.

저궤도 위성통신은 단순한 기술 혁신을 넘어 "우주 데이터 패권" 을 둘러싼 경쟁으로 번지고 있다. 빠르고 끊김 없는 하늘의 통신망을 누가 먼저 선점하느냐에 따라 미래 글로벌 통신 질서가 재편될 전망이다.

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ITU 전권회의

Plenipotentiary Conference

국제전기통신연합(International Telecommunication Union, ITU) 은 유엔(UN) 산하의 정보통신 전문기구로, 전 세계 통신, 전파, 디지털 기술과 관련한 국제 규범과 정책을 총괄하는 기관이다.

이 기관의 최고 정책결정 회의인 ITU 전권회의(Plenipotentiary Conference) 는 4년마다 개최되며, 전 세계 193개국 정부 대표와 정보통신 장관들이 참석한다.

전권회의에서는 향후 4년간 전 세계 ICT(정보통신기술) 정책 방향을 결정하고, 주요 국제 표준과 규제를 수립하며, 사무총장과 부총장, 표준화·전파통신·개발 부문 총국장 등 5대 고위직을 선출한다.
이 회의는 규모와 영향력 면에서 "ICT 올림픽"이라 불릴 만큼 중요성이 크다.

가장 최근 전권회의는 2022년 9월 26일부터 10월 14일까지 루마니아 부쿠레슈티에서 개최됐다.
이 자리에서는 미국 출신 도린 보그단-마틴이 ITU 역사상 최초의 여성 사무총장으로 선출되었고,
저궤도 위성(LEO) 통신 확산 대응, 6G 시대 표준화 준비, 사이버 보안 강화, 인공지능(AI) 국제 규범 마련 등이 핵심 논의 주제로 다루어졌다.

특히 저궤도 위성 통신과 6G 기술의 부상으로, 주파수 자원 배분과 위성 궤도 관리 문제에 대한 국제적 협력이 더욱 중요해지고 있으며,
디지털 격차 해소와 개발도상국 지원을 위한 글로벌 ICT 전략도 함께 논의되고 있다.

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열폭주

thermal runaway

열폭주는 배터리 내부의 온도가 일정 수준 이상으로 높아지면서, 배터리 안에서 자체 발열을 일으키는 화학 반응이 통제를 벗어나 폭발적으로 가속되는 현상을 말한다.
쉽게 말해, 열이 열을 더 부르는 악순환이 발생하여, 배터리 내부가 스스로 뜨거워지고 결국에는 연기, 화재, 또는 폭발로 이어질 수 있는 매우 위험한 상태다.

이 현상은 특히 리튬이온 배터리에서 중요한 안전 문제로 여겨지며, **삼원계 배터리(NCM, NCA)**처럼 에너지 밀도가 높은 배터리일수록 열폭주에 취약한 경향이 있다.

열폭주는 대개 다음과 같은 과정으로 발생한다.
배터리 내부에 충격이나 과열, 과충전, 내부 결함 등이 생기면, 내부 온도가 올라가게 된다. 그러면 배터리 내부의 양극재와 전해질이 반응하면서 추가적인 열이 발생하고, 이 열로 인해 더 많은 화학 반응이 일어난다.
이런 식으로 열이 반복적으로 쌓이다 보면, 결국에는 배터리가 스스로 멈출 수 없는 ‘폭주 상태’에 빠지게 되는 것이다.

열폭주는 배터리 제조 불량, 충격에 의한 손상, 높은 외부 온도, 또는 배터리 내부의 전기적 단락(쇼트) 등 다양한 원인에 의해 유발될 수 있다.
이러한 이유로, 전기차나 휴대폰 같은 배터리를 사용하는 제품에서는 **배터리 온도를 실시간으로 감지하고 제어하는 배터리 관리 시스템(BMS)**이 반드시 필요하다.

실제로 2016년 삼성 갤럭시 노트7의 발화 사건, 2020~2021년 현대 코나 EV와 GM 볼트 EV의 리콜 등은 열폭주 가능성과 관련된 대표적인 사례로 알려져 있다.

반면, 리튬인산철(LFP) 배터리는 열에 더 강한 구조를 가지고 있어 삼원계 배터리보다 열폭주 발생 가능성이 낮은 것으로 평가된다.
이에 따라 최근에는 화재 위험이 적은 배터리 기술과 함께, 고체전지, 세라믹 코팅 분리막, 배터리 냉각 장치 등의 안전 기술이 적극적으로 개발되고 있다.

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삼원계 배터리

NMC batteries

삼원계 배터리는 리튬이온 배터리의 한 종류로, 양극재에 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn) 세 가지 금속을 조합해 만든 배터리를 말한다.
이 배터리는 **리튬 니켈 망간 코발트 산화물(LiNiMnCoO₂)**이라는 화학 구조를 가지고 있으며, 영어 약어로 NCM 또는 NMC 배터리라고도 불린다.

에너지 밀도가 높아 한 번 충전으로 더 긴 주행거리를 확보할 수 있어, 전기차(EV)와 에너지저장장치(ESS) 등에서 널리 사용되고 있다.

삼원계 배터리는 금속 원소의 조합 비율에 따라 성능이 달라진다. 초기에는 니켈, 코발트, 망간을 1:1:1로 혼합한 NCM111이 주로 사용되었으나, 이후 니켈 비중을 높이고 코발트를 줄인 NCM 523 (니켈 50%, 코발트 20%, 망간 30%), NCM 622(니켈 60%, 코발트 20%, 망간 20%), NCM 811 (니켈 80%, 코발트 10%, 망간 10%)등 고성능 배터리로 진화해왔다.

니켈은 높은 에너지 밀도를 제공하여 전기차의 주행거리를 늘려주는 역할을 하고, 코발트는 출력 안정성과 배터리 수명 유지에 기여하며, 망간은 구조적 안정성과 저비용을 위한 금속으로 기능한다.

삼원계 배터리의 가장 큰 장점은 높은 에너지 저장 효율이다. 같은 크기의 배터리 셀에서 더 많은 전력을 저장할 수 있어, 장거리 주행이 필요한 전기차에 특히 적합하다.

하지만 코발트의 높은 가격과 공급 불안정성, 그리고 높은 온도에서의 안정성 문제는 단점으로 지적되어 왔다. 실제로 일부 배터리 화재 사고의 원인으로 삼원계 배터리의 구조적 특성이 언급된 바 있으며, 이에 따라 배터리 안정성을 높이기 위한 기술 개발이 활발히 진행되고 있다.

2020년대 들어서는 **니켈 비중을 더욱 높이고 코발트 사용을 줄인 고니켈 배터리(NCM 811 등)**가 주류로 떠오르고 있으며, 이를 통해 비용 절감과 성능 향상을 동시에 추구하고 있다.
다만 니켈 역시 고가 원소로 가격 변동성이 크고, 고함량일수록 발열·화재 가능성도 커질 수 있기 때문에, 열 안정성과 수명 관리를 위한 배터리 관리 기술(BMS) 또한 중요해지고 있다.

현재 LG에너지솔루션, 삼성SDI, SK온 등 한국 배터리 3사는 이 삼원계 배터리 기술 분야에서 세계적인 경쟁력을 보유하고 있으며, 미국과 유럽의 완성차 업체들과 협력하여 고성능 전기차용 배터리 시장을 선도하고 있다.