위성 전기 추진 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서: 질량 등급별(소형 위성(0-500kg), 중형 위성(501-2,200kg), 대형 위성(2,201kg 이상)), 임무 유형별(지구 관측, 통신, 항법, 우주 과학, 감시, 기술 개발), 임무 응용 분야별(궤도 유지, 궤도 상승), 구성 요소별(제어 장치, 전력 분배 장치, 압력 조절기, 자세 제어 장치, 밸브, 유량 제어기, 질량 유량 센서, 압력 변환기, 미립자 필터, 탱크, 추진 챔버/노즐, 배관/조정) 및 지역별(북미, 유럽, 아시아 태평양, 중동 및 아프리카, 라틴 아메리카) 예측, 2025-2033년

시장 성장 요인

저궤도(LEO) 소형 통신 위성 대규모 위성군 수요 증가

저궤도(LEO)는 현재 위성군 구축 업체들의 관심을 끌고 있으며 경쟁이 심화되고 있습니다. 위성군 운영 업체들은 우주 산업 투자자들을 유치하고 있으며, 이는 LEO에서 이러한 위성을 효율적으로 운영하는 데 필요한 다양한 위성 부품에 대한 수요를 창출하고 있습니다. 소형 위성군을 LEO에 배치하는 데에는 여러 가지 이유가 있는데, 위성이 가볍고 발사 비용이 저렴하기 때문입니다.

위성의 전기 추진 시스템은 위성에 충돌 방지, 위치 유지, 궤도 수정 및 궤도 이탈 기능을 제공합니다. 위성은 대량 생산되어 위성군에 탑재되며, 전기 추진 시스템을 통합함으로써 무게와 발사 비용을 줄이고 임무 기간을 늘릴 수 있습니다. 위성 운영 업체들은 화학 추진 방식에서 전기 추진 방식으로 서서히 전환하고 있으며, 위성 전기 추진 시스템 업체들은 더욱 효율적이고 신뢰할 수 있는 기술을 개발하고 있습니다. 위성 전기 추진 산업의 주요 참여 기업은 SpaceX, OneWeb, Amazon, 그리고 Boeing입니다. 이들 기업은 저궤도 위성군을 통해 우주 기반 인터넷 서비스를 제공하기 위한 경쟁을 벌이고 있으며, 이는 위성 전기 추진 시장의 성장을 촉진하고 있습니다.

위성용 저비용 고효율 추진 시스템 구축을 위한 연구 개발 활동 증가

전기 추진(EP) 시스템 기술에 대한 지속적인 연구가 진행되고 있으며, 추진기의 크기를 줄이면서 효율성과 비용을 향상시키고자 합니다. 위성 전기 추진 시스템에서 가장 비용이 많이 드는 부분은 연료이며, 가장 일반적으로 사용되는 추진제는 원자 질량이 높고 이온화 임계값이 낮은 제논 가스입니다. 제논은 많은 장점을 가지고 있지만, 지구 환경에서 희귀하고 가격이 비싼 가스입니다. 이로 인해 전기 추진을 위한 대안적이고 더욱 지속 가능한 연료에 대한 연구 필요성이 대두되었습니다.

예를 들어, 2021년 11월 프랑스에 본사를 둔 첨단 기술 기업인 ThrustMe는 고체 형태의 요오드를 추진제로 사용하는 요오드 이온 추진기를 개발하고 성공적으로 시연했습니다. 이는 제논보다 효율이 거의 50% 높고, 저렴하며, 풍부합니다. 전기 추진은 상업용 위성 시장에서 점점 더 많이 사용되고 있으며, 이 추진 기술에 대한 비행 이력이 많이 축적되어 있습니다. 화학 추진에서 전기 추진으로의 산업 전환은 효율적인 추진기에 대한 수요를 증가시키고 전기 추진 기술의 발전을 촉진하여 시장 성장을 견인합니다.

시장 제약

전기 추진 통합으로 인한 전력 예산 증가

전력 구성 요소는 위성 전기 추진 구성 요소의 필수적인 부분입니다.

이 시스템은 태양광 패널, 배터리, 전력 처리 장치(PPU) 및 전력 전자 장치로 구성됩니다. 전력 부품은 전압을 승압 및 강압하여 넓은 전압 범위를 제공하고 전기 추진 시스템에 대한 전력 공급을 모니터링하는 등 다양한 기능을 수행합니다.

위성 운영사들은 이제 위성에 전기 추진 시스템을 통합하는 데 관심을 보이고 있으며, 이는 추진 시스템을 효과적이고 효율적으로 작동시키기 위한 더욱 강력한 부품에 대한 필요성을 자동으로 증가시킵니다. 이러한 강력한 부품에 대한 요구는 높은 비용을 수반하며 위성 운영사의 전력 예산을 증가시킵니다. 전력 예산이 증가함에 따라 더 많은 배터리와 더 넓은 태양광 패널이 통합되어 위성이 더 무거워집니다. 또한 고가의 장비는 제조 비용을 증가시키고, 더 무겁고 부피가 큰 위성은 발사 비용을 증가시킵니다. 이러한 제약으로 인해 일부 소규모 위성 운영업체는 위성에 전기 추진 시스템을 배치하지 못할 것입니다.

시장 기회

완전 전기 또는 하이브리드 추진의 확장성 이점

위성 전기 추진 공급업체는 완전 전기 위성 플랫폼을 제공할 때 다양한 고객 그룹을 대상으로 할 수 있습니다. 위성 구성은 일반적으로 화학 추진, 완전 전기 추진, 하이브리드(화학 및 전기 추진)의 세 가지 유형이 있습니다. 이러한 구성은 임무 유형에 따라 달라집니다. 결과적으로 위성 제조업체가 완전 전기, 완전 화학 또는 하이브리드 플랫폼을 제공하면 다양한 임무 요구 사항을 가진 여러 위성 운영업체를 만족시킬 수 있습니다.

동일한 위성 플랫폼으로 비용을 절감할 때는 가벼운 임무를 수행하고, 위성에 더 많은 탑재체를 추가할 때는 복잡한 작업을 수행할 수 있습니다. 이는 위성 제조업체가 위성 운영업체의 다양한 임무 요구 사항에 맞춰 다양한 위성 플랫폼 변형을 제공함으로써 수익을 창출할 수 있는 기회를 만들어줍니다.

지역 분석

유럽: 연평균 성장률 6.48%로 시장을 주도하는 지역

유럽은 전 세계 위성 전기 추진 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 6.48%의 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 영국, 러시아, 독일, 프랑스 등은 시장 요구에 맞는 혁신적인 솔루션을 개발하는 제조, 연구 및 개발 허브를 다수 보유하고 있습니다. 이 지역은 다른 국가들과 함께 우주 및 심우주 탐사 임무에 적극적으로 참여하고 있습니다.

2022년 2월, 유럽우주국(ESA)은 미국 항공우주국(NASA)의 아르테미스 임무에 사용될 유럽 서비스 모듈(ESM) 3개를 추가로 개발하는 계약을 에어버스에 수여했습니다. 이 ESM은 독일에서 개발될 예정이며, 구성 요소는 유럽 여러 국가에서 공급될 것입니다. 또한, 유럽 지역 국가들은 다양한 혁신적인 제품과 서비스를 개발할 수 있는 수많은 제조 및 연구 개발 시설을 보유하고 있습니다. Thales Alenia Space, ArianeGroup, Sitael S.p.A, Safran과 같은 기업들은 상업 및 정부 애플리케이션을 위해 다양한 전기 추진 기술을 대량으로 개발하는 주요 업체입니다.

아시아 태평양: 성장 지역

아시아 태평양 지역은 예측 기간 동안 놀라운 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 예상됩니다. 이 지역의 위성 전기 추진 시장은 제품 혁신과 시장 선도 기업과의 전략적 파트너십 구축 모두에서 중국이 주도하고 있습니다. 아시아 태평양 지역의 우주 산업은 수년간 세계 산업에서 새로운 업체와 정부들이 새로운 우주 시스템을 개발하면서 꾸준히 성장해 왔습니다.

북미 지역은 정부의 대규모 투자와 높은 수익 창출이 예상되는 전기 추진 시스템의 핵심 지역 중 하나입니다. 저궤도(LEO)에 있는 소형 위성군을 위한 우주 추진 시스템에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 메가 위성군 구축 경쟁에 참여하는 기업으로는 오비탈 사이드킥, 하이퍼샛, 아마존, 그리고 기타 신흥 시장 참여자들이 있습니다. 이들 주요 기업은 위성 인터넷 서비스를 제공합니다. 또한, 정부가 군사 우주 부문을 우선시하고 군사 및 민간 임무에 대한 지출을 늘리면서 궤도 위성에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 전기 추진 기술에 대한 수요는 향후 몇 년 동안 더욱 증가할 것으로 예상되며, 기업들은 이미 위성 전기 추진 시장 수요를 충족하기 위한 제품과 솔루션을 개발하고 있습니다.

나머지 세계(RoW)는 남미와 중동 및 아프리카 두 지역으로 구성됩니다. 이 지역들은 계획된 임무 수에서 가장 적은 비중을 차지했지만, 향후 몇 년 동안의 우주 임무 계획을 시작했습니다. 이 지역의 우주 산업 성장은 새로운 우주 기업들을 통해 우주 위성 임무 수가 증가함에 따라 주도되고 있습니다. 

세분화 분석

중량 등급별

대형 위성(2,201kg 이상) 부문이 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 0.14%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 2,201kg 이상의 위성은 대형 위성으로 분류됩니다. 이러한 위성은 통신 애플리케이션에 더 넓은 커버리지를 제공할 수 있는 능력이 향상됨에 따라 향후 몇 년 동안 위성 전기 추진 시장에서 상당한 성장을 이룰 것으로 예상됩니다. 대형 위성의 응용 분야에는 모바일 단말기의 실시간 추적 및 모니터링이 포함되며, 이러한 위성은 IoT, M2M 및 광대역 통신 애플리케이션에서 광범위하게 활용됩니다.

대형 위성은 지구 표면에서 22,300마일(약 35,000km) 떨어진 정지궤도(GEO)에 배치됩니다.

질량이 0~500kg인 위성은 소형 위성으로 분류되며, 여기에는 큐브샛(CubeSat), 마이크로샛(MicroSat), 미니위성(Mini Satellite), 나노샛(NanoSat), 선큐브(Suncube), 포켓큐브(Pocketcube) 등이 포함됩니다. 소형 위성은 다시 미니위성(101~500kg), 마이크로위성(11~100kg), 나노위성(1~10kg), 피코위성(10kg 미만)으로 세분화됩니다. SpaceX, GomSpace, Terran Orbital, OneWeb, Blue Canyon Technologies, Dauria Aerospace와 같은 기업들은 소형 위성을 제작 및 발사하는 것으로 유명합니다. 위성의 크기는 작지만, 이를 통해 운영자는 위성군을 우주로 발사하여 각각의 고도에 배치할 수 있습니다.

임무 유형별

통신 부문이 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며 예측 기간 동안 연평균 6.49%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 통신 위성은 일반적으로 통신, 인터넷, 라디오, 재난 관리 및 군사 목적과 같은 다양한 용도로 사용됩니다. 정지궤도(GEO)에 있는 이러한 대형 위성에 사용되는 추진 시스템은 임무 비용을 결정하는 중요한 요소이며, 전기 추진 시스템을 사용하면 위성 질량을 약 40% 줄일 수 있습니다. 전기 추진은 기존 화학 추진보다 높은 비추력과 적은 추진제를 필요로 하므로 위성 운영자는 탑재체를 위한 공간을 더 확보하는 동시에 위성의 전체 질량을 줄일 수 있습니다.

지구 환경 및 표면 데이터에 대한 수요가 증가함에 따라 지구 관측 위성도 성장세를 보이고 있습니다.

따라서, 지리 공간 정보에 대한 증가하는 수요를 충족하기 위해 더 많은 지구 관측 위성이 배치되고 있습니다. 또한, 마이크로 전자 기술의 발전은 위성 크기를 줄이는 데 중요한 요소로 작용했습니다. 그 결과, 저궤도(LEO)의 소형 위성이 전기 추진 방식을 사용하여 지구 관측에 더욱 널리 사용되고 있으며, 이는 저궤도(VLEO)에서 경험했던 높은 제어성, 하강 추력 및 항력 보상 효과를 제공합니다. 정지궤도(GEO)의 지구 관측 위성은 일반적으로 기상 관측에 사용되는 대형 광학 탑재체를 탑재하고 있습니다. 따라서 무거운 기술적 부하로 인해 위성 운영자는 궤도 유지를 위해 전기 추진 방식을 사용합니다. 이러한 임무는 정지궤도(GEO) 위성의 평균 수명인 최대 15년 동안 지속될 수 있습니다. 전기 추진은 위성 질량을 줄이고, 더 많은 연소 횟수를 제공하며, 장시간 작동할 수 있어 위성의 궤도 수명을 연장합니다.

임무 적용 분야별

궤도 유지 부문이 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 3.81%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 지구 표면 위의 우주 환경은 매우 역동적입니다. 각 궤도의 조건은 고도 상승, 태양 활동 및 지자기 변화에 따라 변하며, 지구와 우주의 활동에 반응하여 궤도 에너지가 변동합니다. 따라서 위성은 이러한 변화를 상쇄하고 궤도에서 정지 위치를 유지하기 위해 추진 시스템을 사용하여 정기적으로 연소해야 합니다. 전기 추진 시스템은 기존의 화학 추진 시스템보다 공간을 적게 차지합니다. 화학 추진 시스템은 더 많은 추진제를 필요로 하며, 부피가 큰 탱크가 위성 플랫폼에서 상당한 공간을 차지합니다. 궤도에 있는 위성은 고도를 유지하고 지구 중력에 저항하여 대기권 재진입을 방지하기 위해 궤도 상승을 해야 합니다. 또한, 전기 추진 시스템의 낮은 질량과 저렴한 비용은 저궤도(LEO) 위성 운영자에게 매년 더 많은 위성을 발사할 수 있는 기회를 제공합니다. 이는 더 많은 위성이 궤도에 배치되고 수명 기간 동안 궤도 상승 및 기동을 위해 전기 추진을 사용하고 있음을 의미합니다.

구성 요소별

전 세계 시장은 제어 장치, 전력 분배 장치, 압력 조절기, 포인팅 메커니즘, 밸브, 유량 제어기, 질량 유량 센서, 압력 변환기, 입자 필터, 탱크, 추진 챔버/노즐 및 배관/튜닝으로 세분화됩니다. 추진 챔버/노즐 부문은 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며 예측 기간 동안 연평균 4.40%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 화학 추진 시스템과 달리 전기 추진 부문의 연소실은 출구/노즐(이온화된/불활성 가스가 흐르는 곳)에 전극(가속기)을 포함합니다. 전극의 크기와 개수는 위성의 전기 추진 유형의 전체 구성에 따라 달라집니다. 본 연구에서 다루는 추정치는 각 추진기당 하나의 유닛(양극/음극 전극 쌍)을 포함합니다. 전기 추진 시스템의 이 구성 요소에는 전극과 이를 전원 및 추진기의 나머지 부분과 연결하는 관련 전기/전자 하드웨어가 포함됩니다.

전력 제어 장치(PCU)는 전기 추진(EP) 시스템에서 태양광 패널에서 배터리로의 전력 공급과 위성의 다양한 부하에 대한 전력 분배를 조절합니다. 하이브리드 또는 완전 전기 위성의 경우, 여러 전원에서 전기 추진 시스템으로 공급되는 전력으로 인해 복잡성이 발생하며, 이를 위해 전용으로 강화된 PCU가 필요합니다. 현재 여러 위성 운영업체들이 저궤도(LEO) 소형 위성에 전기 추진 시스템을 대규모로 통합하고 있습니다. 결과적으로 위성에 전기 추진 시스템을 적용하면 더 많은 전력이 필요하게 됩니다. 이러한 전력 수요 증가는 여러 전기 추진 시스템과 연관되어 있으며, 이 시스템들은 통합되어 모든 위성의 전력 예산 증가를 야기합니다. 또한 모든 전기 추진 하위 시스템을 연결하기 위해 위성의 전체 전기 아키텍처를 확장할 것입니다.