'우주강국 한국' 온누리에 알린 날..2031년 달 착륙 더 가까워졌다

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누리호 성공후 韓 우주개발은
토종 달 궤도선 8월 美서 발사
누리호는 향후 4회 더 쏠 계획
사업주도기업 선정해 기술이전
2030년께 차세대 발사체 개발
이듬해 달 착륙선 발사때 활약

◆ 누리호 2차 발사 성공 ◆

국내 독자 기술로 개발된 한국형 발사체 누리호가 21일 오후 전남 고흥군 나로우주센터에서 발사되고 있다. [사진 출처 = 연합뉴스]

한국이 독자 개발한 첫 우주발사체 '누리호(KSLV-Ⅱ)' 발사에 성공하며 한국은 세계 7대 우주 강국을 향한 첫발을 뗐다. 누리호의 발사 성공은 한국의 우주 기술 경쟁력을 재확인하는 과정이자 한국이 우주 탐사에 본격적으로 뛰어들기 위한 신호탄이다.

누리호의 세 번째 발사는 내년 중으로 예정돼 있다. 정부는 내년부터 2027년까지 누리호를 반복 발사하면서 발사체의 신뢰성을 높이고 우주 산업 생태계를 육성하기 위한 '한국형 발사체 고도화 사업'에 약 6873억원을 투입할 예정이다. 이미 내년에 발사될 누리호 비행모델 3호(FM3)는 현재 단별 조립이 진행 중이다. 세 번째 누리호부터는 성능 검증 위성이 아닌 실제 위성을 싣고 우주로 향한다. 누리호 3호에는 '차세대 소형위성(NEXTSat) 2호'가 실린다. 저궤도 과학위성인 차세대 소형위성은 2012년부터 KAIST 인공위성연구소 주도로 경량화·모듈화를 거쳐 한국이 독자 개발한 국내 최초의 표준 소형위성이다. 누리호가 쏘아 올릴 150㎏급 차세대 소형위성 2호에는 지구 관측에 용이한 X대역 영상레이다 등 과학장비가 탑재된다. 앞서 개발된 100㎏급 차세대 소형위성 1호는 2018년 말 미국 우주 개발 기업인 스페이스X의 재사용 로켓 '팰컨9'에 실려 발사됐다.

2024년에 발사될 네 번째 누리호에는 500㎏급 지상 관측 위성인 '차세대 중형위성 3호'와 50㎏ 이하의 '초소형 위성 1호'가 탑재된다. 정부는 초소형 위성 1호를 시작으로 2031년까지 6세대(G) 통신망 구축, 우주전파 환경 관측 등에 활용할 초소형위성 100기를 산업체 주도로 개발할 계획이다.

초소형위성 2·3·4·5·6호는 2026년 다섯 번째 누리호 비행모델에 실려 발사되고, 이어 2027년에는 초소형위성 7·8·9·10·11호가 마지막 누리호인 누리호 6호에 실려 우주로 올라간다.

누리호는 한 번에 1.5t을 지구 저궤도까지 실어나를 수 있기 때문에 국내 위성들을 싣고도 남는 공간은 해외 위성에 발사 서비스를 제공하는 데 활용될 예정이다. 임종빈 과학기술정책연구원(STEPI) 국가우주정책연구센터 팀장은 "무료 혹은 매우 낮은 비용으로 해외 위성에 발사 서비스를 제공함으로써 한국형 발사체(누리호)의 실용성을 입증하고 세계적 인지도를 끌어올릴 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

누리호 발사는 6호로 마무리되지만, 누리호를 통해 확보한 기술력은 향후 대형·소형 발사체 개발에 활용된다. 누리호 개발 과정에서 만든 75t급 액체엔진은 향후 성능 개선과 클러스터링(여러 개의 엔진을 묶는 것)을 통해 대형·소형 발사체를 개발하는 데 활용될 예정이다. 이를 통해 2030년부터는 모든 국내 중소형 위성 발사 서비스를 민간 주도로 제공한다는 계획이다.

내년부터 본격적으로 개발에 착수하는 한국형 차세대 발사체 역시 누리호 개발 과정에서의 노하우가 반영된다. 누리호보다 더 먼 우주로 향할 차세대 발사체는 액체산소·케로신(등유) 기반 2단형 발사체로 개발된다. 1단 엔진에는 100t급 다단연소사이클 방식 액체엔진 5기를 묶는 클러스터링 기술과 함께 재점화, 추력 조절 등 재사용 발사체 기반 기술이 적용될 예정이다. 2단 엔진은 10t급 다단연소사이클 방식 액체엔진 2기로 구성된다.

3단 로켓이었던 누리호보다 단수는 줄었지만 추력은 크게 늘었다. 차세대 발사체는 600~800㎞ 상공인 지구 저궤도에는 10t, 달탐사·착륙선 궤도에는 1.8t의 화물을 보낼 수 있도록 설계된다. 본격적인 첫 임무는 2031년 달 착륙선 발사다. 차세대 발사체는 설계부터 최종 발사에 이르는 전 과정을 추후 선정될 체계종합기업이 한국항공우주연구원과 공동 수행하는 등 개발 단계부터 우주 기업 육성을 목표로 추진한다.

발사체 개발과는 별도로 우주 탐사, 위성 및 위성항법시스템 개발도 정부의 우주개발진흥계획에 맞춰 진행 중이다. 약 7년의 개발 기간을 거친 한국형 달 궤도선 '다누리(KPLO)'는 오는 8월 1일 미국에서 발사돼 12월 달에 도착할 예정이다. 달에 도착한 후엔 인공위성처럼 1년 동안 달 주위를 돌며 임무를 수행한다. 다누리에는 향후 달에 사람이 내릴 후보지를 찾기 위한 미국 항공우주국(NASA)의 셰도캠과 달의 기원을 연구하기 위한 자기장 측정 장비, 달 자원의 유무를 탐사하는 감마선 분광기 등이 탑재돼 있다. 2031년 한국형 차세대 발사체에 실려 한국에서 발사될 달 착륙선 역시 차질 없이 개발되고 있다.

예산 3조7000억원과 14년의 긴 시간이 투입되는 초거대 프로젝트인 한국형 위성항법시스템(KPS) 개발도 올해부터 착수된다.

[이새봄 기자]

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한국의 기술로 만들어진 누리호 발사체가 성공적으로 발사되었습니다. 몇일전만해도 센서 이상으로 발사대에서 다시 내려 점검까지 했던 발사체였습니다.

 

한국의 로켓기술이 발전했음을 알리는 계기 아닐까 합니다. 이제 인공위성등을 타 국가에 가져가서 올리는게 아닌.. 한국에서 스스로 올릴 수 있게 되었습니다. 그리고 이번에 성공했다고 그대로 유지되는게 아닌.. 계속 연구와 개발을 할 터.. 발사시 소모되는 비용을 줄이고.. 나중에는 발사체도 여러번 쓸 수 있는 단계까지 올라가지 않을까 기대합니다.

 

이런 발사체 기술의 밑바탕에는 이전 노태우 정권때 러시아로부터 받은 불곰사업이 영향을 준 것이라 생각합니다. 소련에게 준 차관을 이어받은 러시아가 갚지 못해 이때 많은 러시아 기술들이 무기.. 로켓등을 통해 많이도 넘어왔었습니다.

 

참고뉴스 : 韓우주로켓 아이러니..정작 도움준 건 美 아닌 러시아였다

누리호 개발 비망록-러시아와 협력 속에 성장한 한국형발사체

 

전남 고흥 나로우주센터 우주과학관 수장고에는 한ㆍ러 우주개발협력을 상징하는 붉은색 돌 하나가 보관돼 있다. 2007년 러시아 연방우주청 장관이 한ㆍ러 우주장관 회담을 위해 나로우주센터를 방문했을 때 가져온 ‘기념품 돌’이다. 러시아 우주개발의 장을 연 카자흐스탄 바이코누르 우주센터의 가가린 발사대 아래에서 채석했다고 한다.

한국 우주발사체 개발의 역사 속에는 열강의 정치외교적 변혁과 이로 인한 우연ㆍ아이러니가 얽혀있다. 한국과 미국은 지난 70년 가까이 ‘한미동맹’(同盟)이란 긴밀한 관계로 묶여 지내왔지만, 정작 한국의 우주로켓 개발에 도움을 준 곳은 러시아 등 과거 미국과 냉전(冷戰)을 벌여왔던 옛 소련권 국가였다. 미국은 1987년 미사일 기술 통제체제(MTCR)를 창설한 이래 미사일 완성품은 물론 관련 기술과 부품의 국가간 거래를 막아왔다. 동맹국인 한국에도 예외가 아니었다. 그럼에도 미국의 적성국가였던 옛 소련권 국가들이 한국에 우주기술을 한국에 사실상 전수해 줄 수 있었던 것은 1980년대 말 공산권 붕괴와 1998년 러시아의 디폴트(채무불이행) 등 대혼란의 시기가 있었기 때문이었다. 그 러시아와 우크라이나는 현재 ‘피의 전쟁’을 벌이고 있고, 한국은 서방국가와 함께 우크라이나 편에 서 있다는 건 또 하나의 아이러니다.

 

한국 로켓 개발의 역사는 멀리는 이승만ㆍ박정희 대통령 시절까지 거슬러 올라간다. 이승만 대통령 시절인 1958년 인천 고잔동 해안에서 한국 최초의 국산로켓이 시험발사됐고, 박정희 대통령 때인 1978년엔 나이키 허큘리스 미사일을 본 딴 ‘백곰’(NHK-1)이 200㎞ 거리를 날았다. 우주를 목표로 한 본격적인 로켓 개발은 한국항공우주연구원 발족 이후부터다. 1993년 발사된 KSR-I(Korean Sounding Rocket-I)이 그 시작이다. KSR-I는 1단짜리 과학로켓에 불과했다. 우주개발용이라는 목표는 있었지만, 실제 우주까지 올라가진 못했다. 고체연료를 쓴 로켓이었던 KSR-1은 관측용 장비를 탑재하고 최고 고도 39㎞에 77㎞의 거리를 190초 동안 비행했다. 1997년 발사에 성공한 KSR-2는 2단이었지만, 역시 고체로켓이었다. 추력이 KSR-I의 2배였던 KSR-2는 당시 151㎞ 고도까지 올라가 국내 최초로 우주 X선을 관측했다. 하지만 고체로켓은 사거리를 제한하는 한ㆍ미 미사일 지침 때문에 인공위성을 쏘아올릴 만한 우주로켓으로 발전할 수 없었다.

2002년 발사에 성공한 KSR-3은 1단에 불과했지만, 한국 최초의 액체연료 추진 과학로켓이었다. 추력 13t의 가압식 액체엔진을 달고 고도 43㎞, 거리 80㎞를 비행했다. 이때부터 러시아와 우주기술 협력이 시작됐다. 당시 항우연은 미국ㆍ프랑스 등 여러 나라와 협력을 추진했지만, 러시아 외엔 답을 얻을 수 없었다. 경제사정이 어려워진 당시 러시아는 국가 핵심기술을 일부 팔아서라도 돈을 벌어야 하는 상황이었다.
조광래 항우연 전 원장은 “당시엔 액체로켓 엔진에 대한 경험과 지식이 전무한 상태에서 러시아 켈디시연구소를 찾아 액체로켓 설계 기술을 자문받고, 또 완성한 13t 엔진을 러시아 니히마시연구소까지 가지고 가서 연소실험도 했다”고 회상했다.

 

KSR-3 다음이 2013년 1월 발사에 성공한 한국형발사체(KSLV-1) 나로호다. 1단엔 러시아에서 들여온 추력 180t의 최신형 안가라 엔진을, 2단엔 고체 킥모터를 달았다. 자력으로 액체로켓 엔진을 개발해 우주발사체를 쏘아올리자는 주장도 있었지만, 당시 기술력으로서는 이루기 어려운 목표였다. 우선 우주 선진국의 로켓엔진을 이용해 발사체를 쏘아올려 관련 노하우를 쌓는 편이 지름길이라는 주장이 설득력을 얻었다. 대신 항우연은 국가 프로젝트인 나로호와 별도로 30t급 엑체로켓 개발에 나섰다. 우주로켓 엔진의 핵심인 터보펌프와 연소실까지 개발하는데 성공했다. 하지만, 예산이 부족해 하나의 완성된 엔진으로 개발할 수는 없었다. 당시 터보펌프 개발을 주도했던 김진한 항우연 책임연구원은“2007년엔 개발한 터보펌프를 시험하기 위해 러시아 니히마시연구소에 가져갔다가 폭발사고가 발생해 현지의 시험설비까지 타버리는 어려움을 겪기도 했다”고 말했다.

21일 발사에 성공한 한국형발사체(KSLV-2) 누리호의 75t 로켓엔진은 러시아의 액체로켓을 사실상 리버스엔지니어링(Reverse Engineeringㆍ역공학)한 결과였다. 누리호에 들어간 헬륨탱크는 우크라이나에서 수입한 제품이다. 조 전 원장은 “2015년부터 본격적으로 75t 액체로켓 엔진 개발에 들어가 3년여만인 2018년 11월 누리호 시험발사체(KSLV-2 TLV)를 성공적으로 쏘아올릴 수 있었다”며“짧은 기간 안에 독자 액체로켓과 발사체 체계종합 기술을 완성할 수 있었던 것은 항우연 연구원들의 피와 땀의 결과이긴 하지만 러시아 우주기술의 기여 또한 인정하지 않을 수 없다”고 말했다.

고흥=최준호 과학ㆍ미래 전문기자, 논설위원 joonho@joongang.co.kr

불곰사업으로 넘어온 무기에 대한 개발 뿐만 아니라.. 이후 발사체 개발에 대해서도 도움을 준건 미국.. 일본도 아닌 러시아 뿐이었습니다. 이득에 따라.. 차관때문에.. 기술을 얻은 것이지만.. 그래도 도움을 준건 러시아 뿐이니.. 현재 우크라이나와 러시아간 전쟁에서 우크라이나에 대한 지지를 표명하지만 그렇다고 속내가 복잡한 이유도 이런 도움을 받은 전례가 있었기 때문 아닐까 합니다.

 

이제 타국가로부터의 기술 지원이 아닌.. 순수 한국의 기술로 계속 발전시켜 달.. 화성.. 이후 태양계를 벗어난 탐사선까지 만들 수 있는 기술강국이 되길 바랍니다..