나로호' 발사후 우리 우주산업의 나갈 길

[차광진]

1.나로호의 탄생

북한 대포동 미사일 발사에 자극 받은 우리나라 DJ 정부는 2002년 자력개발 대신 러시아의 기술도입으로 방향을 돌렸다. 

   (자료화면-북한 은하3호 로켓)

한,러 기술보호협정 협약이 국회에서 내용도

모른체 통과 되면서 한국은 그 핵심 기술을 배울 수 있는 기회를 놓치며 계약을 맺는다.

2002년까지 국산로켓인 KSR-Ⅲ를 개발하던

"항우연"은 러시아에서 액체로켓을 들여오기로

결정하면서 연구를 중단했다. 발사체 개발 일정을 무조건 5년 이상 앞당기라는 정부의 주문에 맞추기 위해 외국 기술 수입 전략을 택한 것이다.

당시 "항우연" 내부의 몇몇 연구원들은 '독자개발을 포기해서는 안 된다'며 반대했다.

어찌 되었던간 러시아제 '앙가라 로켓' 엔진을 2억 달러(2,300억원)를 주고 통째로 사오게 되었다.

여지껏 이 금액이 알려지지 않았지만 이번 나로호 발사 성공으로 그동안 밝혀지

지 않았던 내용들이 알려지기 시작했다.

은하3호 안내원- CNN 방송 등 초청 인사들이 많아 '이발'도 하고 새 군복으로 단장헸다.

2.우리나라 로켓개발 현황

                                                                                     KSR-Ⅲ

1977년 KSR-Ⅲ 로켓의 독자개발에 착수하여 이것을 3~4개로 묶어 2005년에 소형위성,

2010년에 저궤도 위성 발사를 추진했었다.

그러나 정부는 5년을 앞당긴 2005년으로 발사 목표 시점을 앞당긴다.

2001년에 한국은 미사일 수출 통제체제에(MTCR) 가입하면서 민간 목적으로의 우주기술을 수입할 수 있게 되었다.

2002년에는 KSR-Ⅲ 로켓 발사가 성공 하면서 한,러가 협력해 '나로호'개발을 추진하기로

하면서 KSR-Ⅲ 로켓의 개발이 중단 되었다.

2004년 한,러 우주협력 협약이 체결되고

2006년에 한,러간 우주기술보호 협약을 맺음으로 핵심기술 이전이 차단 되었다.

KSR-3의 탄생은 -> 여기

KSR-3의 진실은 -> 여기 에서 볼 수 있음.

3.Space Club

'나로호' 발사가 성공하면서 '스페이스 클럽'에 들어가게 된다.

자국 기지에서 자체 기술로 개발한 로켓을 발사하여 성공한 나라를 지칭 하는데

우주개발 기술수준으로 분류한 경우 A그룹에 속하는 국가들이다.

그룹	기술 내용	기술 보유국가
A그룹	인공위성 개발 및 로켓 발사 기술 보유	미국, 러시아, 영국, 프랑스, 일본, 중국, 인도, 이스라엘, 이란, 북한, 한국
B그룹	인공위성 개발 기술 보유	캐나다, 독일, 이탈리아 등
C그룹	부분적 인공위성 개발 및 로켓 발사 기술 보유	브라질, 오스트리아, 덴마크 등
D그룹	우주개발에 착수	인도네시아, 호주, 대만 등

지금까지 스페이스 A클럽으로 분류되는 나라는 구소련(1957년 스푸트니크), 미국 (1958년 주노1), 프랑스  (1965년 디아망A), 일본(1970년 람다4S), 중국 (1970년  창정1호), 영국(1971년 블랙애로), 인도(1980년   SLV), 이스라엘(1988 년 샤비트), 이란(2009년 샤피르 2호) 등 9개국이다. 10번째 멤버의 자격은 북한에 돌아 갔으며 우리나라는 찜찜하게 11번째가 되었다.

4.정부의 대응 태세 및 예산

한국형 발사체는 1.5t짜리 인공위성을 쏴 올릴 수 있는 액체연료 로켓을2021년까지 우리 손으로 개발하는 사업이다. 외국 로켓을 빌리지 않고 위성을  발사하고 달 탐사선을 쏘는 등 독자적인 우주개발을 위해 반드시 필요한 국가사업이다. 달 탐사선이야 이미 우리 기술로 만들어져 있고 추진체만 있으면 바로 쏘아 올릴 수 있다.

2011년 11월 9일 국회 교육과학기술위원회 예결소위. 한국형 발사체 개발 3년째인 2012년도 예산을 두고 교육과학기술부 측의 증액(增額)론과 야당 의원들의 감액(減額)주장이 맞섰다. 도마에 오른 예산은 443억원. 당초 교과부 는 1150억원을 신청했지만 기획재정부가 이미 3분의 1 정도를 깎아버린 상태 였다. 어떤 의원은 거기서 128억원을 더  깎겠다고 주장했다.

실제로 한국형 발사체 사업은 2012~13년 2년간 당초 예산보다 926억원이나 부 족한 상태로 진행되고 있다. 이런 추세라면 2021년 발사 일정을 맞추기는 거의 불가능하다.한국형 발사체 예산은 마구 칼질하는 국회지만,한국에 일방적으로 불리한

한·러우주기술보호협정 등 세 차례의 협정·협약을 군소리 없이 통과시켜준 것이다. 그 결과 한국은 러시아에서 1단 로켓 완제품을 사올 수만 있을뿐, 엔진 등 핵

심 기술은  전혀 배울 수 없는 내용의 계약을 맺었다. 당시 비준에 참여한 한 의원은 "다들 기술을 이전받는다고 생각했지, 그냥 2억달러 주고 로켓을 사온다고

 생각한 사람은 없었다"고 말했다.
정치권은 '불꽃놀이'에만 관심이 있지 장기적인 우주개발 비전과 전략을 세우는

데는 관심이 없었다.현재 정부부처 가운데 '우주'라는 이름이 들어간 조직은 교과부 '우주기술과' 하나가 전부다. 국가 우주 정책 실무를 과장(課長) 한 명이 총괄하는 구조인 셈이다. 그나마 과장을 비롯한 담당자들은 1년이 멀다하고 바뀐다.

5.필요한 우주개발 인프라

현재 우리 나라는 최남단인 제주도에서 로켓을 쏘아 올려도 적도 상공에 위성을 올려 놓기가 매우 어렵다. 설령 그렇게할 수 있다 하더라도 로켓의 출력을 엄청나게 높여야 할뿐 아니라 그런 기술을 확보 하기도 어렵다.

그래도 현 상황에서는 전남 고흥 발사대 보다는 제주도에 있으면 더 낳을 것이다.

그때 그 시절 제주도민과 도지사가 반대만 하지 않았더라도 좋았을 터인데 나로호 발사 성공후 이제 유치하지 못한 것을 한탄해 보았자 소용 없는 일이다.

미국은 '케네디 우주센터' 또 프랑스는 자국령인 '기아나' 의 쿠르 발사장 등 

저위도에서 발사하여 정지 궤도에 올린다.소련은 선박을 이용한다.

적도 위는 지표의 회전이 가장 빠른 곳이다. 지구의 회전력이 발사로켓의 추력에 힘을 가해주어 다른 위도에서의 발사보다 연료가 덜 소비되고 적도에 자동 정렬 되기 때문에 위치정렬에 필요한 연료 또한 줄일 수 있다.

그래야 상용위성 궤도인,정지궤도 36,000Km에 도달할 수 있게 되는 것이다. 

우선 우리가 이제 서둘러야 할 것  몇가지 짚어보고 가보도록 하자.

첫째 발사장 주변시설의 보수 및 정비다.

소련 기술자들이 1단 로켓을 점검하고있다.

조립동을 빠져 나오는 발사체

1단과 2단은 '대한항공'이 조립한다.

 

'쑈'를 하네!

시급하게 먼저 해야 될 일은 발사장 진입로를 확장하던지

차제에 제2 발사장을 제주도에 만들어야 한다.

이 덩치 큰 로켓을 요리조리 꼬불꼬불, 곡선 경사면으로 끌어 올리다 보니 작업자들의 신경이 곤두설 수 밖에 없다. 제주도에만 건설 했었다면 이런 꼴 안 보아도 되는데 또 돈 들어가야 할 일이 생겼다.

지금은 로켓의 길이가 33m지만 앞으로 100여m까지 커질터인데 어떻게 하려나?

둘째는 연소시험장이다.

로켓을 개발 하면서  연소 시험장 하나 없냐?

이 물음에 대한 해답은 안이한 정부의 대응 탓에 기인한다.

나로호 개발 당시 '항우연'은 기술은 이전하지 않겠지만 연소시험은 협력할 것이라"고 믿었다. 그런데 한국측에서 협력한다고 해 놓고서 독자 개발을 한다니까

연소 시험장 사용을 막았다.

어렵사리 개발한 30t급 엔진은 실험을 하지 못하였다.

그런걸 우리가 언제 만들었나?

우리 기술진에 의하여 새롭게 만들어진 것은 아니고 '우크라이나에서 설계도를 들 여와 '항우연' 연구원들이  핵심 부품인 연소기·가스발생기·터보펌프를 만드는데 성공한 엔진이다..

일단은 국내의 10t 엔진급 소형 연소 시험장에서 단위 부품 수준의 성능 시험을 진행했다. 그러니 소련에서 (미워서)연소 시험장을 내 줄리 없다는 것이다.

    로켓을 개발 했을 때 실제로 연료를 태워 엔진에서 불을 뿜게 하는 연소 시험이 핵심이다. 로켓 

    엔진 하나를 개발하려면 2만초 이상의 지상 연소 시험을 해야 한다. 러시아 흐루니체프사는

    나로호 1단 로켓 엔진을 120번에걸쳐 2만6892초 동안 연소 시험을 했다. 2009년 7월 모스크바

    근교 시험장으르 옮겨지는 로켓엔진 모습과 나로호 1단 연소시험 장면.

미국 Ares-I Motor  연소시험   

이 모터는 총 길이가 100m로 2010년까지 제작된 로켓 중 가장 크다. 1972년 아폴로 17호를 마지막으로 중단됐던 인류 달 착륙 프로젝트를 2020년에 재개하기 위해 NASA 가 야심차게 추진하고 있는 신형 로켓이다.

이 로켓은 2009년도에 시험발사를 마쳤다.

신형 로켓  ARES-1

셋째는 해상 발사대의 건설이다.

2013년 1월 30일 우리 '나로호'가 지구를 떠난 이틀뒤인  2013년 2월 1일  소련의 '제닛'로켓이 보잉사가 제작한 '인털셋27'위성을 싣고 태평양에 설치 된 '임시발사대'에서 발사 되었으나 50초만에 궤적을 벗어나 엔진이 차단 되어   태평양으로 추락 되었다.

나로호 발사 하룻만에 체면을 구기게 된것이다.    

이 위성은 향후 15년간 유럽의 각국 정부와 언론사들의 요구를 충족하기 위하    

여 가동될 예정이었다.주목해야 할 것은 '태평양 임시 발사대'라는 것이다.

임시(해상) 발사대 개념도

사령선(지휘,통제)-항구에 정박한 채로 로켓을 조립 

발사선으로 이적 

발사위치로 이동후 기립

지휘,통제 사령선-선내에서 로켓조립

조립된 로켓을 발사선으로 이적 

'오디세이호' 발사 위치로 이동

기립

원유 시추선을 개조한 발사선 '오디세이호'

자료출처  http://www.sea-launch.com/

6.추진체개발에 관한 인식의 전환

나로호 발사가 최종적으로 성공 판정을 받으면서 러시아도 한숨을 돌렸다. 만약 이번마저 실패했다면 러시아는 우주 강국 이미지는 물론 세계 상용 발사체 시장에서 공신력에 상당한 타격을 받았을 것이기 때문이다.

러시아는 1950년부터 지난해까지 총 3159번 우주 발사체를 쏘아 올려 이 중 2957번을 성공했다. 역대 발사 성공률이 93.6%나 된다. 미국을 포함한 다른 발사체 강국을 압도하는 신뢰도를 쌓아온 것이다.
이제 시작인 우리나라에서 두번의 실패는 아무것도 아니다.

구소련 당시 러시아는 제니트와 소유스 등 세계적으로 신뢰성이 인정된 발사체 모델을 갖고 있었다. 소련이 붕괴하면서 기존 발사체를 만들던 설계 인력, 제조 공장과 발사장 등이 뿔뿔이 흩어져 각국의 협력 없이 발사하기가 어려워졌다.

설계부터 발사까지 러시아 자체적으로 할 수 있는 새로운 모델이 필요했고, 그게 바로 나로호 1단에 사용된 액체로켓인 앙가라 로켓이었다. 러시아가 차세대 발사체로 개발하는 앙가라 로켓을 처음 시험하는 무대가 나로호였다.

2021년에 발사 될 KSLV-1에 실을 과학기술위성 2호는 2006년 이미 제작 완료 되어있다. 아폴로 유인 달 탐사 프로그램 이후 인간은 다시 달에 가지 않는다.

아폴로 프로그램을 위해 제작된 새턴 로켓과 F-1 엔진은 모두 역사 속으로 사라졌다. 우주탐사 역사에 큰 획을 긋긴 했지만, 천문학적인 비용을 투자해서 유인 탐사를 계속할 만큼 달이 가치 있는 대상은 아님을 알게 됐기 때문이다. 결국 그후 달을 비롯한 모든 우주탐사에서 로봇이 인간을 대신하고 있다.

아폴로 프로그램 종료 후 미국은 정상적인 우주개발로 선회했다. 이 과정에서 미국은 소련이 유인 달 탐사용으로 개발한 NK-33이라는 엔진을 들여다가 아틀라스 우주로켓의 1단 엔진으로 사용했다. 유인 달 탐사에 실패한 나라의 엔진을 유인 달 탐사에 성공한 나라에서 수입해 사용하는 역설적인 상황이 벌어진 것이다. 액체산소와 등유를 사용하는 엔진 중 최고 성능을 내는 NK-33 엔진은 이후 여러 이름의 엔진으로 개량됐고 나로호 1단 발사체 엔진에까지 이르게 된다.

우리나라의 우주발사체를 상용(정지궤도)으로만 운용하기로 마음 먹는다면 영업,제작,운용을 따로 떼어 각각의 사업을 벌이면 될것이다.

IT와 선박건조 강국인 우리가 '위성'과 해상 발사대를 맡고, 발사체는 '우크라이나'에서 맡으면 되고,또한 위성 운용의 수입은 대체로 방송서비스가 67%이상 차지하고 원격탐사,이동통신 및 데이터통신 순이므로 마케팅은 또 다른 전문회사가 맡으면 될것이다.

그런후 차차로 기술을 습득하여 저궤도 위성발사체를 만들면 되지않겠나?

문제는 북한에는 '광명성 로켓'이 있는데 우리에겐 이제 '나로호'마저도 없다는 것이다.정치권이나 국민이나 초조하기는 다 마찬가지다.

지금부터 차근차근 기술을 축적하여 실패 없는 우주강국으로 나가기를 온 국민과 함께 기원해 본다.

Delta-2, Delta-3,Titan-4 로켓 그리고 1986년 1월 28일 Challenger호의 폭발로 7명의 우주인을 잃은 일에서 교훈을 얻어보자.