|
한국의 우주강국 숙원 풀어줄 야심작
한국형 발사체 사업 이번엔 본궤도 오를까 26일 나로호 3차 발사2021년까지 1조대 투입 등 3단계 개발 계획 세웠지만1·2차 실패로 예산지원 주춤… 3차 성공해야 연구 순항할듯기존 우주강국·신흥국 등 시장선 주도권 경쟁 치열
박윤선기자 sepys@sed.co.kr
1단과 2단 로켓 분리 후 마지막으로 인공위성의 보호 덮개인 페어링이 분리되기 직전의 한국형 발사체 모습. /사진제공=한국항공우주연구원
26일 나로호가 3차로 발사된다. 두 번째 실패에 이은 마지막 도전에 많은 이들의 이목이 집중되고 있지만 사실 나로호는 최종 목표가 아니라 '한국형 발사체(KSLV-II)' 개발을 위해 거치는 하나의 과정이다.
발사체는 추진체를 연소, 위성을 해당 궤도에 진입시키기 위해 사용하는 로켓을 가리킨다. 나로호를 로켓이라고 표기하기도 하고 발사체라고 부르기도 하는 것은 바로 나로호가 위성을 궤도에 올려놓는 임무를 띤 로켓이기 때문이다.
우주 시대를 맞아 우주 발사체 강국과 신흥국 모두 상용 우주발사체 시장의 주도권을 잡기 위해 치열한 경쟁을 펼치고 있다. 우리나라 역시 2021년 한국형 발사체 발사를 목표로 2010년부터 본격적인 연구개발 작업을 진행하고 있다.
◇발사체 시장 주도권 경쟁 치열=현재 전세계에서 우주발사체의 개발ㆍ생산ㆍ발사 능력을 갖춘 국가는 러시아ㆍ우크라이나ㆍ미국ㆍ프랑스ㆍ중국ㆍ일본ㆍ인도ㆍ이스라엘 등이다.
1957년 세계 최초의 인공위성 '스푸트닉(Sputnik) 1호' 발사에 성공한 우주 발사체의 본고장 러시아는 지난 40년간 수천 기의 위성을 우주 공간에 올려놓았다. 이에 따라 발사체 시장에서 러시아는 전통적 강자로서 높은 수익을 올리고 있다. 이후 미국이 1980년대 중반까지 상용 우주발사 서비스를 주도했지만 1986년 챌린저호 폭발사고로 점유율이 한풀 꺾였다. 현재 전세계 상용 발사 서비스 시장에서 새롭게 떠오른 곳은 프랑스를 중심으로 한 유럽 국가의 우주기구연합체 유럽우주기구(ESAㆍEurope Space Agency)다. 특히 프랑스령 남미의 쿠르 우주기지는 1968년 운영을 시작한 이래 100기 이상의 상용 발사체를 발사했다. 쿠르 우주기지를 운영하는 ESA는 현재 전세계 상용 발사 서비스 시장의 절반을 차지하고 있다.
후발주자인 아시아 국가의 기술 발전도 눈부시다. 일본은 발사 서비스 회사인 'RSC(Rocket Service Co.)'를 설립해 다른 나라의 위성을 발사할 수 있도록 하는 데 사업의 초점을 맞추고 있다. 중국은 1970년 '장정' 로켓을 발사한 이래로 103번의 발사 역사를 갖고 있으며 올해 세계 세 번째 실험용 우주정거장인 '텐궁 1호'와 유인우주선 '선저우 9호' 발사에 성공해 기술력을 과시했다.
◇한국형 발사체 2021년 2회 발사=물론 우리도 손놓고 있었던 것은 아니다. 2002년부터 한국 최초의 우주 발사체로 추진해온 나로호를 바로 국내 기술로 로켓을 발사하기 위한 하나의 디딤돌로 볼 수 있기 때문이다.
한국항공우주연구원은 나로호 발사에서 얻은 기술을 토대로 한국형 발사체를 2010년부터 개발하고 있다. 1.5톤급 실용위성을 지구저궤도(600~800㎞)에 올려놓는 것을 목적으로 2021년 8월까지 1조5,449억원이 투입된다.
한국형 발사체 개발계획에 따르면 2014년까지는 설계 기간으로 7톤급 액체엔진 개발이 중점 목표다. 2단계는 2015년부터 2018년까지 강력한 로켓 추진력을 낼 수 있는 75톤급 엔진 개발이 핵심이다. 2019년부터 2021년까지 마지막 3단계는 75톤급 엔진 4개를 묶는 '클러스터링' 기술을 개발하고 최종적으로 2회 발사를 계획하고 있다.
완성될 한국형발사체의 모습은 어떨까. 한국형 발사체는 총 중량 약 200톤에 총 길이 45m, 직경은 약 3.3m로 75톤급 액체엔진(터보펌프 방식) 4기를 묶은 1단과 75톤급 액체엔진 1기로 이뤄진 2단, 그리고 7톤급 액체엔진 1기인 3단으로 구성된다.
한국형 발사체의 심장인 엔진을 살펴보면 전기가 아닌 가스로 연료를 펌핑하는 방식을 채택했다. 고전압의 경우 저기압에서 방전이 발생할 수 있고 우주의 극한 환경에서 작동 오류가 일어날 가능성이 높기 때문이다.
연료는 발열량이 많은 수소 대신 케로신(등유)을 사용한다. 수소를 액화시키려면 많은 압력이 필요한데다 극저온으로 만들어야 한다는 어려움이 있다. 또 분사할 때 약간만 불안정해져도 폭발이 일어날 수 있다. 케로신은 수소에 비해 상대적으로 무겁지만 안정적이라는 장점이 있다.
◇2조원대 생산유발 효과=2009년 예비타당성조사보고서에 따르면 한국형 발사체 개발 사업은 2조955억원의 생산 유발 효과, 1조3,657억원의 부가가치 유발 효과, 2만6,834명의 고용창출 효과가 발생할 것으로 보인다.
장밋빛 전망과 계획에 비해 한국형 발사체 개발 연구예산은 두 번의 나로호 발사 실패로 주춤거리고 있다. 항우연은 이미 30톤급 엔진을 독자 개발해 엔진을 구성하는 연소기, 가스발생기, 터보 펌프 실험을 각각 마쳤다. 하지만 세 가지 요소를 한데 조립한 상태에서 실험할 수 있는 시설이 없어 시험 작동을 하지 못하고 있다. 실험을 위한 '고공시험설비'는 2014년 지어질 예정이지만 지난 2년간 예산이 제대로 책정되지 않아 정해진 기한 내에 완공이 가능할지는 의문이다.
한국형 발사체를 연구개발하는 사람들에게 이번 나로호 발사 성공은 그래서 더욱 큰 의미를 갖는다. 로켓이 무사히 발사돼 세금 낭비라는 오명을 벗고 앞으로의 가능성에 대해 국민이 공감한다면 예산 상황이 나아지지 않을까 하는 희망 때문이다.
이창진 건국대 항공우주정보시스템공학과 교수는 나로호 발사의 의미와 중요성에 대해 설명하면서 "성공 여부를 전망해달라는 질문을 받는데 과거에는 '성공하지 않을까요'라고 반문했지만 최근에는 '(설마) 실패할까요'라고 답한다"고 말했다.
두 번의 실패 경험을 토대로 발사 성공의 분위기가 무르익었다는 게 이 교수의 설명이다. 그러면서 이 교수는 "(여러 번의 실험으로 두 번의 실패에서 비롯된) 문제 부분이 해결돼 성공 확률이 굉장히 높다"고 자신했다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
