중·고등학생이 만든 DIY 우주 파편 추적 드론 아이디어

교실 밖에서 날아오른 상상력, 우주 쓰레기들 쫓다

우주 산업은 더 이상 전문가만의 전유물이 아니다. 10대 청소년들이 직접 만든 아이디어가 지구를 넘어 우주를 향하고 있다. 특히 최근 중·고등학생들이 자발적으로 개발한 DIY 우주 파편 추적 드론 프로젝트는 상상력과 현실 기술의 경계를 허무는 놀라운 시도로 평가받고 있다. 이들은 교과서가 아닌 현실 세계의 문제—즉, 우주 쓰레기 문제(Space Debris)—를 해결하기 위해 자발적으로 팀을 꾸리고, 저비용 센서와 프로그래밍 기술을 결합해 자체적인 추적 시스템을 설계했다. 아직 실용화 단계에 도달한 것은 아니지만, 이들의 아이디어는 향후 우주 궤도 감시 기술의 혁신을 예고하며 국내외 학계와 교육계에서도 높은 관심을 받고 있다. 본 글에서는 이 DIY 드론 프로젝트가 어떻게 탄생했으며, 어떤 기술적 접근을 했는지, 그리고 그것이 가지는 사회적, 교육적 가치를 자세히 분석한다.

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1. 프로젝트 개요: 10대가 설계한 ‘우주를 추적하는 드론’

 

이 프로젝트는 2024년 서울의 한 과학중점고등학교와 중학생 자율 동아리의 연합팀인 **‘오비탈 위처즈(Orbital Watchers)’**에 의해 시작되었다. 처음에는 단순히 ‘우주 쓰레기를 줄일 방법이 없을까?’라는 호기심에서 출발했지만, 팀은 NASA와 ESA(유럽우주국)의 우주 파편 데이터를 참고하면서 문제의 심각성을 실감하게 되었다. 특히, **지구 저궤도(LEO)**에서 증가하는 파편이 위성 운영에 직접적인 위협이 된다는 사실에 주목하며, ‘지상에서 이 움직임을 추적할 수는 없을까?’라는 문제의식을 갖고 아이디어를 구체화하기 위해 시작했다.

팀은 상업용 드론에 GPS, 자이로 센서, 고도계, 야간 적외선 카메라 등을 장착하고, Arduino 및 Raspberry Pi를 활용해 파편 위치 예측 알고리즘을 프로그래밍했다. 단순한 비행이 아니라 정해진 시간과 위치에서 우주를 관측하는 고도 정밀 트래킹 시스템을 구현한 것이다. 이 드론은 위성 궤도 시뮬레이션 데이터와 연동되어, 특정 궤도 위의 파편이 하늘을 통과하는 시간에 맞춰 자동으로 고개를 들고 촬영 및 열 감지를 시도하도록 설계되었다. 이를 통해 드론 한 대가 아닌 여러 대의 ‘관측 네트워크’를 구성할 수 있는 확장성도 갖추고 있었다.

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2. 기술 구성과 프로토타입 구현 과정

오비탈 위처즈 팀의 DIY 드론은 단순한 조립형이 아니다. 실제 구현 단계에서 다양한 기술이 통합되어야 했다. 우선, 드론의 센서 시스템은 다중 좌표 트래킹 알고리즘을 통해 지상의 위치와 우주의 궤도 데이터를 실시간으로 일치시키도록 설계되었다. 이를 위해 학생들은 Python 기반의 open-source 위성 추적 API를 분석해, TLE(Two-Line Element) 데이터을 해석하고 드론의 위치와 각도를 자동 조정하는 코드를 작성했다.

또한 드론이 야간에도 관측할 수 있도록 저전력 **열 감지 센서(thermal sensor)**를 사용했고, 카메라는 파편의 잔광 혹은 통과 흔적을 포착하는 데 집중했다. 비행 제어는 STM 32 마이크로컨트롤러와 IMU 센서를 결합해 흔들림을 최소화했고, 자율 비행 루틴을 탑재함으로써 사용자의 개입 없이 정해진 시간대에 이륙-관측-귀환이 가능하게 했다.

무게와 배터리의 한계 때문에 실제 파편 이미지를 정확히 포착하지는 못했지만, 궤도 예측 시간과 드론 시야각의 일치율은 80% 이상을 기록했다. 이는 비전문가가 만든 시스템으로서는 놀라운 수치로, 국내 한 대학교 인공지능 연구소에서 초청하여 시연을 진행하기도 했다. 무엇보다 이전 과정이 학생 주도로 설계, 조립, 코딩, 실험까지 이루어졌다는 점이 기술적 의미를 넘어 교육적 가치로 인정받는 배경이 되었다.

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3. 교육적 가치와 청소년 참여의 사회적 의미

이 프로젝트가 특별한 이유는 단순한 기술 개발이 아닌, 학생 중심의 문제 해결 능력과 실제 사회적 이슈를 연결했다는 점에 있다. 중·고등학생들이 우주 파편이라는 전문적이고 복잡한 주제를 다루기 위해 각종 논문을 직접 분석하고, 전문가에게 자문하며, 실제 장비를 다루는 과정은 일반적인 수업에서 결코 얻을 수 없는 ‘실천적 학습 경험’을 제공한다.

특히, 이 팀은 프로젝트 발표 이후 국내외 여러 청소년 과학 대회에서 수상하며 청소년 STEM 교육의 대표 사례로 자리 잡았다. 또한 교사와 전문가의 최소 개입이라는 점도 중요한 사항이다. 대부분의 결정과 설계는 팀 내부에서 토론과 실험을 통해 이뤄졌으며, 필요한 기술은 유튜브 강의나 GitHub 오픈소스 커뮤니티를 통해 학습했다. 이는 ‘비정규 학습 공간’에서의 자율성과 창의성이 어떻게 현실적인 결과로 이어질 수 있는지를 보여주는 강력한 교육 사례다.

이러한 프로젝트는 단순한 성과에 그치지 않고, 지역 커뮤니티와의 연결로 확장되었다. 학생들은 이 아이디어를 지역 청소년 과학관과 연계해 ‘우주 쓰레기 추적 체험 행사’으로 발전시키고 있으며, 일반인 대상의 교육 콘텐츠도 개발 중이다. 즉, 이들은 기술 창작자일 뿐만 아니라, 지식의 전달자이자 변화를 만드는 실천자로 성장하고 있다.

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4. 미래 확장 가능성과 제도적 지원의 필요성

오비탈 워처즈의 드론 프로젝트는 아직 완전한 상용화 단계는 아니다. 그러나 아이디어의 창의성과 기술적 접근 방식, 그리고 청소년 주도성은 향후 다양한 확장 가능성을 시사한다. 예를 들어, 이 드론 시스템을 인공위성 데이터와 연계한 자동 감시 체계로 발전시키거나, 군집 비행 기능을 접목해 고도별 분석 시스템으로 확대할 수 있다.

또한, 정부와 공공기관은 이와 같은 청소년 아이디어가 지속해서 발전할 수 있도록 제도적 지원을 마련해야 한다. 현재 국내 과학 교육은 입시 중심으로 치우쳐 있어, 실제 문제 해결형 프로젝트를 수행할 기회가 매우 적다. 소형 드론을 활용한 우주 감시 네트워크 설계, 청소년 중심의 위성 데이터 해석 캠프, 실제 과학자와의 협업 프로젝트 플랫폼 구축 등은 현실적으로 가능하며, 정책적 의지만 있다면 빠르게 도입할 수 있는 모델이다.

결국, 이 프로젝트는 단지 중고생이 만든 드론 실험에 그치는 것이 아니라, 미래 우주 감시 기술의 출발점이자, 청소년이 기술 문제의 당당한 주체가 될 수 있다는 증거로 작용한다. 기술은 전문가의 전유물이 아니다. 그리고 우주 문제 해결의 첫걸음은, 아이들의 상상력에서 시작될 수 있다.