5만 원짜리 SDR로 위성 신호 듣기: 입문 가이드

SDR이 무엇이고, 왜 이 취미를 바꿔 놓았나

SDR(소프트웨어 정의 무선기)은 전파를 그대로 숫자로 바꿔 컴퓨터에 넘겨주는 작은 USB 수신기입니다. 예전에는 장비 한 벽장이 필요했던 주파수 맞추기, 거르기, 복조를 모두 소프트웨어가 하기 때문에, 막대 하나로 약 25 MHz부터 1.7 GHz까지 들을 수 있습니다.

가장 유명한 종류는 원래 값싼 TV 수신 동글이었습니다. 무선 애호가용으로 개량한 RTL-SDR Blog V4 같은 제품이 40달러(약 5만 원) 안팎이고, 위성 수신에는 이것으로 충분합니다. 더 비싼 수신기(Airspy, SDRplay, HackRF)는 잡음이 적고 대역폭이 넓지만, 시작할 때 꼭 필요하지는 않습니다.

위성은 첫 목표로 딱 좋습니다. 신호를 예측할 수 있기 때문입니다. 언제 떠오르는지 초 단위로, 하늘 어디에 있는지, 어떤 주파수로 보내는지 미리 압니다. 무작정 훑으며 기다리는 게 아니라, 약속 시간에 맞춰 나가는 셈입니다.

실제로 들을 수 있는 것

기본 SDR과 간단한 안테나로 모두 됩니다.

• 국제우주정거장(ISS) 145.800 MHz FM: 학교와 우주인의 교신, 행사 기간에는 그림으로 풀리는 저속 TV 신호(SSTV).
• ISS 패킷 무선(APRS) 145.825 MHz: 짧게 '삐리릭' 하는 소리로, 풀면 지상 아마추어국의 위치 보고가 나옵니다.
• 145 MHz와 435–438 MHz의 아마추어 FM 위성: 궤도 위 중계기를 거쳐 2,000 km 넘게 떨어진 무선사들이 대화하는 소리.
• 435–438 MHz 큐브샛의 모스 부호(CW)·원격측정 비콘: 위성의 배터리, 온도, 상태를 알려 주는 신호.
• 137 MHz 러시아 메테오르-M 기상위성: 풀면 내 머리 위 구름 사진이 되는 디지털 신호 (기상위성 사진 가이드 참고).

준비물

• TCXO(안정된 기준 시계)가 들어간 SDR 동글. 예: RTL-SDR Blog V3·V4. 위성 신호는 폭이 좁고 도플러로 이미 움직이고 있어서, 수신기 자체 주파수가 흔들리지 않는 게 중요합니다.
• 듣고 싶은 대역에 맞는 안테나. 137 MHz는 금속 막대 두 개로 만든 V형 다이폴이면 되고, 145·435 MHz는 상자에 든 접이식 안테나보다 손에 드는 작은 야기 안테나나 턴스타일 안테나가 훨씬 좋습니다.
• 짧고 괜찮은 동축 케이블. 435 MHz에서는 가는 케이블 10 m만으로도 신호가 절반 가까이 사라집니다. 동글을 안테나 가까이 두고 USB 연장선을 쓰는 편이 낫습니다.
• 선택: FM 방송 대역 차단 필터. 88–108 MHz의 강한 FM 방송이 값싼 수신기를 포화시켜 137·145 MHz의 약한 신호를 덮어 버릴 수 있습니다.

쓰게 될 무료 프로그램

듣기에는 SDR++(윈도우, 맥, 리눅스)가 간단하고 빠릅니다. SDR#이나 SDRangel도 많이 씁니다. 화면에는 워터폴이 보입니다. 전파 스펙트럼이 폭포처럼 흘러내리는 그림인데, 위성은 옆으로 천천히 미끄러지는 밝은 줄로 나타납니다.

신호를 푸는 데는 SatDump(기상위성 사진), MMSSTV·QSSTV(ISS SSTV 그림), Direwolf(APRS)를 씁니다. 언제 들을지는 통과 예보로 정합니다. 이 사이트의 통과 목록과 레이더는 시각, 방향, 그리고 통과하는 매 순간의 도플러 보정 주파수까지 보여 줍니다.

도플러: 신호가 미끄러지는 이유

저궤도 위성은 초속 약 7.5 km로 움직입니다. 다가올 때는 신호가 조금 높은 주파수로, 멀어질 때는 조금 낮은 주파수로 들립니다. 145.8 MHz에서는 위아래로 최대 약 3.5 kHz, 437 MHz에서는 최대 약 10 kHz까지 움직입니다.

폭이 넓은 FM 음성은 한 주파수에 고정해 둬도 통과의 처음과 끝만 조금 놓칩니다. 모스 부호나 SSB처럼 좁은 신호는 워터폴의 줄을 손으로 따라가거나 프로그램이 자동으로 맞추게 하세요. 발표된 주파수보다 몇 kHz 높게 시작해서 위성이 지나가는 동안 내려가면 됩니다.

첫 통과, 순서대로

• 높이 지나가는 통과를 고르세요. 최고 고도 40° 이상이면 몇 분 동안 신호가 셉니다. 낮은 통과는 건물과 나무 사이로 지평선을 스칩니다.
• 10분 일찍 나가 프로그램을 켜고 주파수를 맞추세요. 게인은 30–40 dB 정도로 두고, 워터폴 전체가 밝아지면 낮추세요.
• 위성이 떠오를 방향으로 안테나를 향하세요. 야기 안테나라면 하늘을 따라 움직이고, V형 다이폴이나 턴스타일은 하늘을 향해 눕혀 두기만 하면 됩니다.
• 워터폴을 지켜보세요. 떠오르는 시각에서 1–2분 안에 희미한 줄이 나타나 점점 진해질 겁니다. 소리나 원본 I/Q를 녹음해 두면 나중에 다시 풀어 볼 수 있습니다.
• 무엇을 언제 들었는지 적어 두세요. 통과를 비교해 보면 어떤 설명서보다 내 안테나와 장소에 대해 많이 알게 됩니다.

아무것도 안 보일 때

첫 통과가 실패하는 이유는 대개 넷 중 하나입니다. 주파수가 틀렸거나(위성이 모드를 바꾸거나 꺼지기도 하니 최근 보고를 확인하세요), 통과 대부분이 고도 15° 아래였거나, 컴퓨터·LED 조명·휴대폰 충전기의 잡음이 신호를 덮었거나, 근처 FM 방송이나 휴대폰 기지국 전파에 수신기가 포화된 경우입니다. 더 좋은 수신기를 사는 것보다 안테나를 집과 노트북에서 몇 미터 떨어뜨리는 것이 더 많은 문제를 해결합니다.

들어도 괜찮을까?

대부분의 나라에서 아마추어 위성과 기상위성의 신호를 받는 것은 합법이고 오히려 권장됩니다. 이런 신호는 누구나 들으라고 보내는 것이고, 많은 위성이 수신자에게 원격측정 데이터를 보내 달라고 부탁합니다. 송신은 다릅니다. 아마추어 무선 자격이 필요합니다. 그 밖의 신호를 받거나 들은 내용을 공유하는 것에 대한 규칙은 나라마다 다르니(한국은 전파법), 아마추어·기상 대역을 넘어설 때는 먼저 확인하세요.