[과학 핫이슈]표류하는 과학로켓

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과학로켓센터 구축 사업이 삽을 뜨지 못한 채 표류하고 있다. 예산 규모도 당초 240억원에서 200억원으로 줄었다가 149억원까지 축소됐다.

미래창조과학부와 한국항공우주연구원은 2002년 이후 과학로켓 단절로 우주과학 활용과 국산화된 우주기술 실용화 기회가 부족하다며 과학로켓센터를 건립해야 한다고 주장했다. 저비용으로 주기적인 우주핵심기술 검증과 우주과학연구를 위한 과학로켓센터를 구축해 표준과학로켓을 개발하고 발사하겠다는 목표다. 그러나 타당성 부족이라는 이유로 예산이 축소됐다. 과학로켓은 전 세계가 개발해 나가고 있는 것으로 중장기적 미래를 보고 지원할 필요가 있다.

과학로켓은 관측로켓을 좀 더 확장한 개념이다. 지구환경 탐사뿐만 아니라 무중력(미소중력) 상태에서 실험 등 과학 실험용으로 활용되면서 도입됐다.

과학로켓 구성도
<과학로켓 구성도>

한국과학기술기획평가원(KISTEP)의 `과학로켓센터 건립사업(과학로켓 최적화 개발 지원 사업) 사업계획 적정성 재검토 보고서`에 따르면 로켓은 1945년 이후 총 13개국에서 우주과학연구(80%), 우주기술검증(20%) 등을 목적으로 약 5700회 발사했다.

우리나라는 한국항공우주연구원에서 1990년대부터 과학로켓을 개발했다. 1단형 과학로켓 KSR-Ⅰ을 1993년 발사했고 1998년 고도를 3배 높인 2단형 과학로켓 KSR-Ⅱ 발사했다. 인공위성 발사체 개발의 중간 단계인 액체추진과학로켓 KSR-Ⅲ 개발을 추진해 2002년 발사에 성공했다.

과학로켓은 추진기관과 탑재부로 구성된다. 추진기관은 사용하는 추진제 종류에 따라 달라진다. 탑재부는 과학탑재부, 전장탑재부, 제어탑재부로 구성된다. 과학탑재부에는 과학로켓의 임무인 과학탐사, 무중력 환경에서 현상연구, 우주핵심기술과 부품을 넣는다. 전장탑재부는 원격 계측과 통신시스템으로 임무 수행 시 측정한 과학탐사자료, 각종 로켓 성능자료, 로켓 자세, 고도정보 등 텔레메트리 데이터를 지상국과 전송하고 통신, 레이더추적장치를 담당한다. 제어탑재부는 2단 로켓의 자세제어를 수행하기 위하여 필요시에 탑재한다.

과학로켓은 우주발사체와 달리 포물선 형태의 탄도비행만 한다. 그래서 포물선 궤적을 따라 로켓 성능의 최대 고도 50∼300㎞에 이르러 지상으로 자유낙하를 한다. 탑재체는 지상 근처에서 낙하산을 이용하여 회수할 수 있고 회수된 탑재체는 재사용이 가능하다.

과학로켓 운용 개념
<과학로켓 운용 개념>

과학로켓은 관측로켓으로 고고도 대기탐사, 순수과학 실험을 할 수 있다. 저렴한 비용으로 로켓 관련 실험, 위성 부품 체계적용, 비행시험 등 폭넓게 활용된다. 우주개발 선진국은 과학탐사와 미소중력환경의 과학실험 연구를, 신규 참여국들은 로켓부품연구, 위성부품연구 등에 과학로켓을 중점적으로 활용하고 있다.

로켓 개발은 다양한 국가에서 진행되고 있다. 보고서에 따르면 미국은 항공우주국(NASA)의 고다드 우주비행센터 주관 하에 사운딩 로켓 프로그램(NSRP)을 하고 있다. NSRP는 1959년부터 2012년까지 2900회 임무를 수행하고 지구과학, 태양물리학, 천체물리학 등 다양한 목적의 실험과 교육 목적의 임무 수행에 활용된다. 발사성공률은 약 95%, 임무성공률은 약 86% 수준이다.

유럽은 초기에는 프랑스, 벨기에, 덴마크, 독일 등 거의 모든 나라가 개별적인 로켓 프로그램을 운영했다. 그러나 1975년 유럽우주청(ESA)을 통합해 함께 개발 중이다. ESA의 프로그램은 의무형과 선택형으로 나뉜다. 의무형은 회원국의 GDP, 선택형 프로그램은 회원국의 참여도에 따라 예산이 배정된다. ESA는 매년 4~5기의 로켓을 발사한다. 미소중력, 재료과학, 유동물리한, 연소공학, 기초물리학, 생물학 등 다양한 목적의 실험을 수행하고 있다.

인도는 꾸준히 우주개발을 진행해 1967년에 독자적으로 로켓을 개발하고 첫 인공위성 지구국을 건설했다. 1969년 인도우주연구기구(ISRO)를 설립하고, 1972년 정책기관인 우주위원회를 구성하여 우주기술 개발을 했다. 인도는 2개의 과학로켓용 발사장을 갖고 있다. 위성 발사체 발사장에서도 과학로켓을 발사하고 있다. 지금까지 SLV-3, ASLV, PSLV, GSLV시리즈 등을 개발했다.

일본은 우주항공연구개발기구(JAXA)에서 발사체, 유인우주와 같은 우주시스템, 항공우주기초기술, 항공시스템 분야 연구를 한다. JAXA는 2003년 기존의 항공우주과학연구소(ISAS), 국립항공우주연구소(NAL), 국립우주개발청(NASDA)을 통합해 독립 행정기관으로 설립됐다.

JAXA 내에는 액체 실용발사체를 개발하는 NASDA와 고체모터를 바탕으로 한 ISAS로 이원화 되어 있다. ISAS에서는 과학로켓을 매년 1~2기 발사하고 있다.

일본은 과학로켓 외에도 위성발사용 로켓개발을 목표로 최근 `신형기간로켓(H-Ⅲ)` 개발에 착수했다. 이 프로그램은 2014년 5월 우주정책위원회에서 개발 방침이 결정됐다. H-Ⅲ의 개발은 2020년 초도비행을 목표로 하고 있으며, 2021년에는 정지전이궤도에 시험기를 발사할 예정이다.

송혜영기자 hybrid@etnews.com

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