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, 입자 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)에 배치할 소형 통신 위성을 위한 대규모 위성군에 대한 수요 증가

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

인공위성의 전기 추진 시스템은 위성에 충돌 방지, 위치 유지, 궤도 수정 및 궤도 이탈 기능을 제공합니다. 위성은 위성군 구축을 위해 연속 생산되며, 전기 추진 시스템을 통합함으로써 무게와 발사 비용을 줄이고 임무 기간을 연장합니다. 위성 운영사들은 화학 추진 방식에서 전기 추진 방식으로 서서히 전환하고 있으며, 위성 전기 추진 시스템 제조업체들은 더욱 효율적이고 신뢰할 수 있는 기술을 개발하고 있습니다. 위성 전기 추진 산업의 주요 참여 기업으로는 SpaceX, OneWeb, Amazon, 그리고 Boeing이 있습니다. 이들 기업은 저궤도 위성군을 통해 우주 기반 인터넷 서비스를 제공하기 위한 경쟁을 벌이고 있으며, 이는 위성 전기 추진 시장의 성장을 크게 촉진하고 있습니다.

위성용 저비용 고효율 추진 시스템 개발을 위한 연구 개발 활동 증가

전기 추진(EP) 시스템 기술은 효율성과 비용 절감을 향상시키면서 추진기 크기를 줄이기 위한 연구가 지속적으로 진행되고 있습니다. 위성 전기 추진 시스템에서 가장 비용이 많이 드는 부분은 연료이며, 가장 흔하게 사용되는 추진제는 원자 질량이 크고 이온화 문턱값이 낮은 제논 가스입니다. 제논은 여러 장점을 가지고 있지만, 지구 환경에서 희귀하고 가격이 비싼 가스입니다. 이러한 이유로 전기 추진을 위한 대체 연료 및 보다 지속 가능한 연료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.

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, 가격도 저렴하며, 매장량도 풍부합니다. 전기 추진 방식은 상업용 위성 시장에서 점점 더 많이 사용되고 있으며, 이미 많은 비행 성공 사례를 보유하고 있습니다. 화학 추진에서 전기 추진으로의 산업적 전환은 효율적인 추진기에 대한 수요를 증가시키고 전기 추진 기술의 발전을 촉진하여 시장 성장을 견인하고 있습니다.

시장 제한

전기 추진 시스템 통합으로 전력 예산이 증가합니다.

전력 구성 요소는 위성 전기 추진 시스템의 필수적인 부분입니다. 여기에는 태양광 패널, 배터리 및 전력 처리 장치(PPU)가 포함됩니다.전력 전자 장치전력 부품은 전압을 높이거나 낮춰 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 위성 내 추진 시스템을 효과적이고 효율적으로 구동하기 위한 더욱 강력한 부품에 대한 필요성을 자동으로 증가시킵니다. 이러한 고성능 부품에 대한 요구는 높은 비용을 수반하며, 위성 운영사의 전력 예산을 증가시킵니다. 전력 예산 증가로 인해 더 많은 배터리와 더 넓은 태양광 패널이 통합되어 위성의 무게가 증가합니다. 또한, 고가의 장비는 제조 비용을 증가시키고, 무겁고 부피가 커진 위성은 발사 비용을 증가시킵니다. 이러한 제약 조건으로 인해 일부 소규모 위성 운영사는 위성에 전기 추진 시스템을 적용하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.

시장 기회

완전 전기 또는 하이브리드 추진 방식의 확장성 이점

위성 전기 추진 시스템 공급업체는 완전 전기 위성 플랫폼을 제공할 때 다양한 고객층을 대상으로 할 수 있습니다. 위성 구성은 일반적으로 화학 추진, 완전 전기 추진, 하이브리드(화학 및 전기 추진)의 세 가지 유형으로 나뉩니다. 이러한 구성은 임무 유형에 따라 달라집니다. 따라서 위성 제조업체가 완전 전기, 완전 화학 또는 하이브리드 방식의 플랫폼을 제공할 경우, 다양한 임무 요구 사항을 가진 여러 위성 운영업체의 요구를 충족할 수 있습니다.

동일한 위성 플랫폼으로 비용을 절감할 때는 간단한 임무를 수행하고, 탑재 장비를 추가할 때는 복잡한 임무를 수행할 수 있습니다. 이는 위성 제조업체들이 위성 운영자들의 다양한 임무 요구 사항에 맞춰 여러 가지 위성 플랫폼 변형을 제공함으로써 수익을 창출할 수 있는 기회를 만들어줍니다.

세분화 분석

대중 수업

대형 위성(2,201kg 이상) 부문은 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며 예측 기간 동안 연평균 0.14%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 2,201kg 이상의 위성은 대형 위성으로 분류됩니다. 이러한 대형 위성은 통신 애플리케이션에 더 넓은 커버리지를 제공할 수 있는 능력이 향상됨에 따라 향후 몇 년 동안 위성 전기 추진 시장에서 상당한 성장을 이룰 것으로 전망됩니다. 대형 위성은 실시간으로 이동 단말기를 추적 및 모니터링하는 데 사용될 수 있으며, 사물 인터넷(IoT), 기계 대 기계(M2M), 광대역 통신 애플리케이션에 광범위하게 활용됩니다. 대형 위성은 지구 표면에서 22,300마일(약 35,500km) 상공의 정지궤도(GEO)에 배치됩니다.

질량이 0kg에서 500kg 사이인 위성들은 소형 위성으로 분류됩니다.큐브샛마이크로위성, 미니위성, 나노위성, 선큐브, 포켓큐브 등이 소형 위성에 속합니다. 소형 위성은 다시 미니위성(101~500kg), 마이크로위성(11~100kg), 나노위성(1~10kg), 피코위성(10kg 미만)으로 분류됩니다. SpaceX, GomSpace, Terran Orbital, OneWeb, Blue Canyon Technologies, Dauria Aerospace 등의 기업들이 소형 위성 제작 및 발사로 유명합니다. 위성의 크기는 작지만, 이러한 소형 위성들을 이용해 위성군을 구성하고 각각의 고도에 배치할 수 있습니다.

임무 유형별

통신 부문은 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 목적 등 다양한 용도로 사용됩니다. 이러한 대형 정지궤도 위성에 사용되는 추진 시스템은 임무 비용을 결정하는 중요한 요소이며, 특히 전기 추진 시스템을 사용하면 위성 질량을 약 40%까지 줄일 수 있습니다. 전기 추진은 기존 화학 추진 방식보다 높은 비추력과 적은 추진제 사용량을 필요로 하므로 위성 운영자는 탑재체 공간을 더 확보하면서 위성 전체 질량을 줄일 수 있습니다.

지구 환경 및 표면 데이터에 대한 수요 증가로 지구 관측 위성이 성장세를 보이고 있습니다. 이에 따라 증가하는 지리 공간 정보 수요를 충족하기 위해 더 많은 지구 관측 위성이 배치되고 있습니다. 또한, 마이크로일렉트로닉스 기술의 발전은 위성 크기 축소에 중요한 요소로 작용하고 있습니다. 그 결과, 저궤도(LEO)의 소형 위성들이 전기 추진 방식을 사용하여 높은 제어성, 하강 추력, 그리고 저궤도(VLEO)에서 얻을 수 있는 항력 보상 효과를 제공함으로써 지구 관측에 더욱 널리 활용되고 있습니다.

정지궤도(GEO)에 있는 지구 관측 위성은 일반적으로 기상 관측에 사용되는 대형 광학 탑재체를 탑재하고 있습니다. 따라서 위성 운영자들은 무거운 기술적 하중을 감당하기 위해 전기 추진 방식을 사용하여 궤도를 유지합니다. 이러한 임무는 정지궤도(GEO)의 평균 수명인 최대 15년까지 지속될 수 있습니다. 전기 추진 방식은 위성 질량을 줄이고, 더 많은 연소 횟수를 제공하며, 장시간 작동이 가능하게 함으로써 위성의 궤도 수명을 연장시켜 줍니다.

미션 애플리케이션

궤도 유지 부문은 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, 이러한 변화는 지구와 우주 공간의 활동에 반응하여 궤도 에너지를 변동시킵니다. 따라서 위성은 이러한 변화를 상쇄하고 궤도에서 고정된 위치를 유지하기 위해 추진 시스템을 정기적으로 가동해야 합니다. 전기 추진 시스템은 기존의 화학 추진 시스템보다 공간을 적게 차지합니다. 기존 화학 추진 시스템은 더 많은 추진제를 필요로 하며, 부피가 큰 연료 탱크가 위성 플랫폼에서 상당한 공간을 차지하기 때문입니다.

궤도상의 인공위성은 고도를 유지하고 지구 중력에 저항하여 대기권 재진입을 방지하기 위해 궤도 상승을 해야 합니다. 더욱이, 전기 추진 시스템의 낮은 질량과 저렴한 비용 덕분에 저궤도(LEO) 위성 운영자들은 매년 더 많은 위성을 발사할 수 있게 되었습니다. 이는 더 많은 위성이 궤도에 배치되고 수명 주기 동안 궤도 상승 및 궤도 수정에 전기 추진 시스템을 사용하게 된다는 것을 의미합니다.

구성 요소별

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

전력 제어 장치(PCU)는 태양광 패널에서 배터리로의 전력 공급과 위성 내 다양한 ​​부하로의 전력 분배를 조절합니다.전기 추진(EP) 시스템하이브리드 또는 완전 전기 위성에서 여러 전원으로부터 전기 추진 시스템에 전력이 공급됨에 따라 복잡성이 증가하며, 이를 해결하기 위해 특수 강화 전력 제어 장치(PCU)가 필요합니다. 현재 여러 위성 운영사들이 저궤도(LEO) 소형 위성에 전기 추진 시스템을 대규모로 도입하고 있습니다. 결과적으로 위성에 전기 추진 시스템을 적용하면 더 많은 전력이 필요하게 됩니다. 이러한 전력 수요 증가는 통합된 여러 전기 추진 시스템과 맞물려 위성 전체의 전력 예산 증가를 초래합니다. 또한 모든 전기 추진(EP) 하위 시스템을 연결하기 위해 위성의 전체 전기 아키텍처가 확장될 것입니다.

지역 분석

유럽: 연평균 성장률 6.48%로 주도적인 지역

유럽은 전 세계 위성 전기 추진 시장에서 가장 큰 비중을 차지하며, 예측 기간 동안 연평균 6.48%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 영국, 러시아, 독일, 프랑스 등은 시장 요구에 맞는 혁신적인 솔루션을 개발하는 데 필요한 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 에어버스에 위성용 유럽 서비스 모듈(ESM) 3개를 추가로 개발하는 계약을 체결했습니다.아르테미스 임무미국 항공우주국(NASA)의 ESM(Electric Suspension Module)은 독일에서 개발될 예정이며, 구성 요소는 유럽 여러 국가에 공급될 것입니다. 또한 유럽 지역에는 다양한 혁신적인 제품과 서비스를 개발할 수 있는 제조 및 연구 개발 시설이 많이 있습니다. Thales Alenia Space, ArianeGroup, Sitael S.p.A, Safran과 같은 기업들은 상업 및 정부 분야에 적용될 다양한 전기 추진 기술을 대량으로 개발하는 주요 업체입니다.

아시아 태평양: 성장하는 지역

아시아 태평양 지역은 예측 기간 동안 놀라운 연평균 성장률을 기록할 것으로 예상됩니다. 이 지역의 위성 전기 추진 시장은 제품 혁신과 시장 선도 기업과의 전략적 파트너십 구축 측면에서 중국이 주도하고 있습니다. 아시아 태평양 지역의 우주 산업은 지난 수년간 세계 산업에서 꾸준히 성장해 왔으며, 새로운 기업들과 각국 정부는 동시에 새로운 우주 시스템을 개발하고 있습니다.

북미 지역은 정부의 대규모 투자와 높은 수익 창출이 기대되는 전기 추진 시스템의 핵심 지역 중 하나입니다. 저궤도(LEO) 소형 위성군에 필요한 우주 추진 시스템에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 메가 위성군 구축 경쟁에는 오비탈 사이드킥(Orbital Sidekick), 하이퍼샛(HyperSat), 아마존(Amazon)을 비롯한 유망 기업들이 참여하고 있습니다. 이들 주요 기업들은 위성 인터넷 서비스를 제공하고 있습니다. 또한, 정부가 군사 우주 분야에 대한 투자를 늘리고 군사 및 민간 임무에 대한 지출을 확대함에 따라 궤도 위성 수요가 증가하고 있습니다. 전기 추진 기술에 대한 수요는 향후 더욱 증가할 것으로 예상되며, 여러 기업들이 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 우주 임무 수에서는 가장 적은 비중을 차지했지만, 향후 몇 년 동안의 우주 임무 계획을 수립하기 시작했습니다. 이 지역의 우주 산업이 크게 성장하는 것은 새로운 우주 기업들의 설립과 이를 통한 위성 임무 수 증가에 힘입은 것입니다.