[과학 핫이슈]우주 발사체 전쟁

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한국형발사체(KSLV-Ⅱ) 사진
<한국형발사체(KSLV-Ⅱ) 사진>

지진, 미세먼지 등 지구에 우리를 괴롭히는 요소가 많다. 우주는 인류 삶을 안전하고 편리하게 할 영역으로 떠오른다. 향후 10년간 세계 정부의 우주개발 예산은 새로운 성장 국면으로 진입할 것으로 보인다. 유로 컨설트(Euroconsult) 2015에 따르면 2024년도에는 우주개발 예산이 813억9700만달러로 2014년 664억8400만달러 대비 약 22% 성장할 것으로 보인다. 우리나라 우주예산은 4억5900만달러로 세계 우주예산의 0.7% 수준이다.

증가하는 우주발사 수요에 대응해 세계 각국은 저비용·고효율 발사체를 개발하고 민간기업을 육성해 상업발사 시장 진입을 시도하고 있다. 미국(스페이스엑스), 러시아(후르니체프), 일본(미쓰비시), EU(아리안스페이스) 등 선진국에서는 이미 발사서비스가 민영화 단계에 진입했다.

우리는 발사체 개발을 2020년까지 진행하고 발사체 개량으로 발사비용 절감, 국내외 위성발사와 달 탐사 등으로 한국형발사체를 활용할 계획이다.

◇나로호 발사 계기로 우주강국 도약 위한 전환점 마련

우리나라 최초 우주발사체인 나로호 발사 성공으로 우주개발에 국민적 관심이 높아졌다. 또 독자적으로 우주개발 능력을 확보해야 한다는 공감대도 조성됐다. 이에 정부는 `우주기술 자립으로 우주강국 실현`을 국정과제로 채택했다. 우주개발은 국가의 총체적 과학기술력을 상징한다. 국민 자긍심 고취와 우주에 대한 관심을 높이는 효과도 있다. 또 우주개발 성공은 국가 위상과 신뢰도를 높인다.

한창 개발 중인 한국형발사체는 1.5톤급 실용위성을 지구 저궤도(600~800㎞)에 투입할 수 있는 300톤급(75톤×4) 3단형 발사체 개발과 우주발사체 기술 확보를 목표로 한다. 총 사업기간은 2010년 3월부터 2021년 3월이다. 소요되는 예산은 1조9572억원이다.

단계별 개발 목표는 1단계(2010.3~2015.7) 시스템 설계와 예비설계다. 1단계는 모두 마친 상태다. 7톤급 액체엔진 개발과 시험설비 개발 구축을 마쳤다. 현재는 2단계(2015.8~2018.3) 상세설계, 제작 시험을 진행하고 있다. 2단계에서는 발사체와 엔진 상세설계, 75톤급 지상용 엔진 및 시험발사체 개발 완료, 시험발사체 시험 발사가 진행된다. 2단계가 성공적으로 끝나면 3단계(2018.4~2021.3) 발사체 인증과 발사운영이 진행된다. 3단형 발사체 시스템 기술 개발을 마치고 3단형 발사체 비행모델 제작, 발사가 목표다.

[과학 핫이슈]우주 발사체 전쟁

정부는 한국형발사체 개발로 산업 생태계를 조성하고 역량을 키우려고 노력하고 있다. 한국형발사체 개발 초기부터 나로호 개발 등에 참여한 발사체 분야 산업체의 보유기술, 인력, 인프라 등을 지속적으로 활용해 민간 참여 영역을 확대할 예정이다. 국내 산업체 집행액은 나로호 1775억원에서 한국형발사체 약 1조5000억원을 예상한다. 세계 시장경쟁력 확보를 위해 산업체 역량을 키우려고 산·연 공동설계센터를 구축했다. 기술 이전과 기술력을 높이는 방안을 추진 중이다.

◇세계 주요 차세대 발사체 개발 현황

미국 스페이스엑스(SpaceX)는 상대적으로 낮은 발사 비용으로 세계 상업 발사서비스 시장에서 점유율을 점점 높이고 있다. 스페이스엑스는 재사용 발사체 시스템 개발을 추진하고 있다. 스페이스엑스의 재사용 발사체 개발 계획은 2011년 발표됐고 2012년 낮은 고도-낮은 속도에 대한 수직 이착륙 기술 개발을 시작했다. 2013년부터는 높은 고도-높은 속도에 대한 수직 이착륙 기술 개발을 추진했다. 한 번 제작된 발사체를 여러 번에 걸쳐 재사용해 발사 서비스 비용을 획기적으로 낮추려 하는 것이다. 2015년에는 5번의 시험이 이뤄졌는데 4번의 실패를 거듭한 뒤 12월 21일 1단 귀환 시험에 성공했다. 스페이스엑스의 재상용 시스템이 완전히 성공하게 되면 팰콘 9의 1회 발사 비용이 500만~700만달러로 낮아질 것으로 분석되고 있다.

통신위성 SES-9을 실은 팰컨 9 로켓이 우주를 향해 발사되고 있다(출처:스페이스X)
<통신위성 SES-9을 실은 팰컨 9 로켓이 우주를 향해 발사되고 있다(출처:스페이스X)>

유럽은 아리안(Ariane)6 발사체를 개발 중이다. 아리안6는 2020년 운용이 목표다. 향후 10년 동안 발사체 분야 개발에 약 820억유로를 사용할 것으로 발표됐다. 이 중 절반이 아리안6 발사체 개발에 투입될 예정이다.

아리안6 개발은 미국 스페이스엑스의 세계 상업 발사 서비스 시장 진출로 유럽 시장 점유율 상실 위기의식이 크게 작용한 것으로 보인다. 아리안6의 주요 목표 중 하나는 현 아리안5보다 낮은 발사 서비스 비용을 구현함에 있다. 아리안6는 두 개의 고체 부스터를 사용해 약 5톤의 페이로드를 정지전이궤도에 쏘아 올릴 수 있는 아리안62 버전과 약 11톤의 페이로드를 정지전이궤도에 쏘아 올릴 수 있는 아리안64 버전으로 개발이 추진된다. 아리안62 버전의 1회 발사 비용은 7500만유로, 아리안64 버전은 1억1500만유로로 책정하고 있다.

일본은 일명 H-III로 알려진 `신형기간로켓` 개발에 착수하고 있다. 2014년 5월 우주정책위원회에서 개발 방침이 결정됐고 2014년 3월 JAXA에서 미스비시중공업을 주 개발 업체로 선정했다. H-III 개발은 2020년 초도비행을 목표로 하고 있다. 2021년에는 정지전이궤도에 시험기를 발사할 예정이다. 일본은 H-III 개발로 발사 비용을 H-IIA의 절반 수준으로 낮춰 가격 경쟁력을 확보하고 세계 발사 서비스 시장에 본격적으로 진입한다는 목표다. 일본이 새로운 발사체 개발에 중점을 두고 있는 것은 발사 가격으로 보이며, 향후 세계 발사 서비스 시장의 경쟁은 더욱 치열해질 것으로 보인다.

송혜영기자 hybrid@etnews.com