한국 우주의 개척자들-오승협 고정환

[pinetree]

내레이션: 인류는 수많은 도전과 극복을 거치며 성공의 역사를 써왔습니다. 쉴새도 없이 많은 실패와 시련이 뒤따랐습니다.

방송안내: 역사는 큰 꿈을 꾸고 불가능한 일을 해내는 사람들에 의해 기록됩니다.

내레이션: 인류에게 우주는 도전과 극복의 역사였습니다.

과학자: 大航海의 시대가 열렸던 것처럼 지금은 우주시대가 열리고 있다.

내레이션: 수많은 실패와 대가를 감수하면서도 꼭 가야만 하는 길이었습니다. 새로운 우주의 문을 열기 위해 마중해야 할 일들은 실패와 좌절의 순간들,

과학자: 우주로 간다는 건 어떻게 보면 도전하는 거니까 그러면 한 번 해보지 뭐, 실패할 수도 있지만 도전해 보고, 선진국과의 격차는 많이 나지만, 우리가 노력하면 따라갈 수 있다는 생각,

내레이션: 뒤늦은 後發走者, 그러나 우리에겐 불굴의 도전정신과 열정으로 새로운 길을 열어나가는 우주의 개척자들이 있습니다. 우주가 부른다 2부 우주의 개척자들, (전라남도 고흥군 2023년 5월 25일) 우주로 가는 관문, 전남 고흥군 나로 우주센터에서 바다 건너 약 15킬로미터, 역사적인 순간을 지켜 보려는 시민들로 북적입니다.

취재진: 올해 성공할 수 있을까요?

시민: 네~

내레이션: 한껏 들떠있는 바깥과는 달리 적막감이 감도는 나로호 우주 센터 안, 누리호 개발에 참여한 연구원들은 초조함을 감추지 못합니다. 드디어 누리호가 떠날 시간,

카운트다운: 5 4 3 2 1 0 엔진점화

연구원: 가자!

내레이션: 2023년 5월 25일 오후 6시 24분, 지축을 흔드는 굉음과 함께 한국형 발사체 누리호가 하늘로 솟아 오릅니다. 그 모습을 한 순간도 놓치지 않으려는 연구원들, 순조로운 출발에 안도합니다. 우리 손으로 쏘아 올린 우리 발사체, 이 시간을 기다려온 시민들도 누리호가 떠나는 모습을 지켜보며 아낌없는 응원을 보냅니다.

시민!: 기본 좋죠, 우리나라 과학이 올라가잖아요. 국민들의 힘을 받고서 잘 올라간 거예요.

시민2: 힘차게 날아가는 모습을 보니까 우리나라가 이렇게 까지 강해졌고 우리나라 기술이 많이발전한 걸 보니 너무 감격스럽습니다. 

내레이션: (나로우주센터 발사지휘센터), 그 시각 누리호 발사를 총지휘하는 발사지휘센터는 초긴장 상태입니다. 이륙 2분만에 고도 64킬로미터 지점에 도달한 누리호, 1단 로켓을 분리하고 위성보호덮개인 패어링도 정상 분리합니다. 이어 2단과 3단 분리도 여유있게 성공합니다. 이제 발사의 핵심, 누리호 손님들을 떠나 보낼 차례 발사 13분, 목표 고도인 550킬로미터에 도달한 순간, 차세대 소형위성 2호가 역사적인 첫 걸음을 뗍니다. 마지막으로 큐브 위성들을 맞이한 순간, 지휘센터에선 환호가 터져 나옵니다.

이종호/과학기술정통부장관: 한국형 발사체 누리호의 성공을 발표합니다.

내레이션: 모두가 염원하던 우주로 가는 길이 열린 것입니다.

오승협/한국항공 우주연구원 발사체 추진개발부장: 마지막 까지 저희가 긴장의 끈을 놓을 수가 없었기에 어떻게 보면 통제실에 앉아서 마음 속으로 조금 더 힘내라 마지막 까지 가자 이런 말을 계속 되새겼습니다. 마지막에 정상적으로 궤도에 투입이 됐다는 소식을 듣고 저희들이 약간 긴장이 풀어지면서 그런 것들이 한 순간 머릿속으로 굉장한 감격으로 들어와서 눈물이 핑 돌았습니다.

내레이션: 그날의 감격을 잊지 못하는 한국항공 우주연구원의 오승엽 박사, 10여 년을 누리호 개발에 매달려온 성공의 주역입니다. 그리고 누리호 발사과정을 누구보다 마음 졸이며 지켜본 한 사람, 2015년부터 누리호 개발을 이끌어온 총사령관 고정환 본부장입니다.

고정환/한국항공우주연구원 한국형발사체개발 사업본부장: 숙제가 끝났다.  12~13년 동안 준비해온 숙제가 끝났다는 생각이 들었습니다. 우리가 10년 넘게 준비를 해와서 15분만에 결판이 나는게 어떻게 보면 억울할 수도 있고 그런 생각이 많이 들었는데 우리 국민들께서 굉장한 응원을 그때 보내주셨어요. 그래서 굉장히 좋았습니다.

안형준 팀장/과학기술정책연구원 국가우주정책연구센터: 우주 개발의 선진국이라고 할 수 있는 우주개발사업 중 하나의 아주 중요한 영역 그리고 선진국만이 할 수 있는 영역으로 우리가 진입을 했습니다. (아리안 5호-유럽 우주국 발사체/2021.12.25) (1996년부터 27년간 117차례 발사 98% 발사 성공율), 

내레이션: 사실 선진국들의 기술은 우리 보다 4~50년 앞서 있습니다. 유럽우주국이 발사한 아리안 5호, 1996년부터 117차례 발사했는데요. 성공율이 무려 98% 유럽우주개발의 자존심으로 불리며 미국 나사에서 제임스웹 우주 망원경을 발사할 때도 아리안 5호가 활용됐지요. (선저우 17호-중국 유인 우주선 발사/2023.10.26), 중국은 전통의 우주강국, 미국과 선두를 다투는 신흥강국입니다. 뒤늦게 우주개발에 뛰어들었지만 벌써 여섯번째 유인 우주선 발사에도 성공했는데요. (우주비행사 6명 6개월간 중국우주정거장 ‘톈궁’ 거주), 2023년 선저우 17호에 탑승한 우주 비행사들은 중국이 직접 지은 우주 정거장 톄궁에 성공적으로 도착해 6개월 동안 다양한 과학임무도 수행했습니다. 이들이 이토록 우주개발에 적극적인 이유는 뭘까요?

폴 윤 우주과학자/미국나사 제트추진연구소 태양계 홍보대사: 왜 우주에 투자하는가? 왜 지금인가? 선진국들은 압니다. 수십년 동안 똑똑한 국가들은 미국, 일본, 유럽국가들 당장은 돈이 안되지만 몇 조, 몇 십조 원씩 엄청나게 투자합니다. 그들은 알고 있습니다. 그것이 향후 다음 세대에게 엄청난 경제력을 돌려준다는 걸 너무나 잘 압니다.

내레이션: (글로벌 우주산업 시장전망(달러)-2020년-3550억, 2030년-5900억, 2040년-1조1000억), 2040년 1조달러 규모로 급성장하는 세계우주산업, 우주가 미래 먹거리이자 새로운 비즈니스 무대로 떠오른 것입니다. (초소형 위성비즈니스 시장규모(달러)-2014년-8000억, 2019년-1조7000억, 2022년-3조7000억, 2024년-8조8000억, 2027년-11조4000억)

마티아스 링크/룩셈부르크 우주청(LSU) 대변인: 순수한 우주탐사 목표 외에도 2040년까지 세계 우주경제가 세 배로 성장할 것으로 예상됩니다. 물론 여기에는 우주 제조, 우주 서비스, 우주 연료 보급과 같은 우주산업의 새로운 시장도 많이 포함됩니다.

내레이션: 우리나라는 이제 막 걸음마를 뗀 우주산업 후발주자, 그러나 첫 출발이 늦었던 건 아니었습니다.

방송: 1959년 7월 27일 국방부 과학연구소에서 연구, 제조한 국산 로켓의 두번째 발사시험이 인천 해변에서 거행되었습니다.

내레이션: 국산 로켓이 처음 개발된 건 미국과 소련이 우주경쟁을 벌이던 1950년대말, 3단 로켓을 개발해 발사까지 했지요. 1960년대에는 인하공대 학생들을 중심으로 민간에 로켓 개발이 이어졌습니다. 하지만 정치 경제적 혼란 속에서 우리 땅은 로켓 불모지로 전락하고 말았는데요. 다시 우주개발의 씨앗이 싹튼 건 1980년대말, 우리 위성을 우리 발사체에 실어 보내겠다는 일념으로 국가 주도의 우주개발사업이 추진된 겁니다.

안형준/과학기술정책연구원 국가우주정책 연구센터: 선진국으로 도약하기 위해서는 우주 개발이 필요하겠다. 그런 인식이 무르익다가 1987년에 항공우주산업 촉진법이 처음 만들어졌고요. 그 법이 만들어진 이후로 지금 국가의 우주개발 전문 연구기관인 항공우주연구원 그리고 이후에 천문 연구원 같은 연구기관들이 만들어지기 시작했습니다. 그러면서 본격적으로 국가우주개발이 시작됐고요.

내레이션: (1993년 1단형 고체추진 과학로켓(KCR-1)발사), 1993년 과학로켓 1호로 시작된 우주개척의 꿈, 2단 중형로켓을 개발한 데 이어 액체엔진 로켓까지 우리 기술로 만들어 냈습니다. 당시 과학로켓개발에 참여한 오승엽 박사와 고정환 본부장, 30년 넘게 한국형 발사체 개발을 이끌어온 로켓맨들이죠.

고정환: 2002년 KSR-3를 하면서 저희가 액체추진 로켓의 일부 기술을 경험해 보고 확보를 했지만 그걸로는 매우 부족했고요. 저희가 분명히 부족한 부분들이 많기에 같이 일할 대상 기관을 전세계를 대상으로 알아보게 되었는데 그 중에서 저희하고 하겠다는 나라가 러시아 밖에 없었어요. 미국이나 유럽이나 일본, 중국 이런 데는 전부 다 거절을 했었고요. 당시 러시아가 경제상황이 좋지 못했습니다. 그러다 보니까 러시아도 국제협력을 통한 어떤 경제적인 부분을 좀 바랐던 것도 있었고요, (한-러 우주발사체 시스템 공동개발 계약조인식 2004.10.26),

내레이션: 우리나라가 발사체를 만들기 위해 기술협약을 맺은 러시아로 떠난 연구진들, 그러나 철통 보안 속에 정보 하나 제대로 얻을 수 없었습니다.

고정환: 발사체 분야는 무엇보다 굉장히 보안이 철저한 철통 같은 분야입니다.  왜 그러냐면 이걸 대표적인 이중 용도 기술이라고 하는데요. 우리가 평화적인 목적으로 위성을 발사하기 위한 우주 발사체로도 쓰이지만 이 기술은 그대로 대량살상무기인 대륙간 탄도미사일 같은 기술로 활용될 수 있기에 국가간의 기술교류가 엄격하게 금지가 돼 있는 상태이기 때문에 그런 부분이 굉장히 제약으로 다가 왔었고요.

오승협/한국항공 우주연구원 발사체추진개발부장: 대놓고 물어보면 안 가르쳐주고 생각해 보면 슬쩍 알려줄 수도 있을 건데 보안이라고 자꾸 감추고 지났으니 지금은 웃으면서 얘기할 수 있는데 사실은 없는자의 설움이라 그럴까 무시당하고 핀잔 듣는 부분들, 그런데 그러면서 저희 연구원들이 욕심이 생기더라고요. 그래? 그럼 한 번 해보지 뭐

내레이션: 우리 만의 발사체 개발을 위해 절치부심한 연구진들, 우여곡절 끝에 발사체 개발에 성공했습니다. 그러나 러시아 기술로 만든 1단 이송도 문제였습니다.

고정환: 선착장도 처음보다 확장시킨 거예요. 왜냐하면 그때 나로호를 러시아에서 1단이 오니까 부산 김해공항까지 비행기로 오고 부산 신항에서부터 바지선으로 오고 그때 기억에 127시간 정도 배로 오고요.

내레이션: 우주 발사체 이송은 연구진에게도 새로운 도전이었습니다. 화물기와 바지선을 통해 모스크바에서 한국 외나르도까지 이송거리만 약 6900킬로미터,

오승협: 김해 공항에 도착했을 때 테스트 결과는 굉장히 양호 했고요. 그래서 육로 이송을 결정했고요. 육로이송 후에도 기술 검토에 큰 문제가 없어서 해송이송을 시작했습니다.

내레이션: 나로호 우주센터 선착장에 도착한 1단, 특수차량을 동원해 안전에 심혈을 기울이며 조립동까지 이동했습니다. 한 달 동안 정밀점검을 마친 1단은 국내에서 만든 2단 로켓과 결합되는데요. 러시아가 만든 1단은 70톤에 액체추진 로켓, 우리가 개발한 2단은 높이 7.7미터로 고체연료를 사용하는 추진기관입니다. 마침내 길이 33.5미터, 무게 140톤 규모의 나로호가 완성됐습니다. (2023년 1월 30일 나로호 3차발사), 2023년 1월, 발사에 성공한 나로호, 4번의 발사연기와 2번의 실패를 딛고 이루어낸 값진 성과였습니다.

고정환: 우리가 발사체 쪽에서 제일 중요한 게 뭐냐면 추력을 내는 엔진입니다. 엔진이 그만큼 기술적으로도 어렵고 누군가 가르쳐주지 않고 그래서 나로호 때 러시아에서 갖고 왔지만 그 기술은 우리 게 아니었고요. 우리 땅에서 우리 발사체로 쏜다는 의미, 우리가 스스로 해야 된다는 어려움이 물론 있었죠.

내레이션: 러시아에 기댄 반쪽 짜리 성공, 이대로 멈출 수는 없었습니다. 발사체 독립 없이는 우주개척도 없다는 위기감 속에 엔진 개발을 위한 선행연구가 시작됐습니다. 누구의 손도 빌리지 않고 오직 우리만의 원천기술을 만들겠다는 굳은 의지, 부품 하나까지도 시뮬레이션하고 설계하고 제작해 나갔습니다.

문윤완/한국항공 우주연구원 우주추진연구부장: 2000년대 중반부터 저희들이 30톤급 액체로켓 엔진개발을 먼저 시작했습니다. 그때의 주안점은 주로 구성품들 연소기라든가 터빈 펌프밸브들 이런 것들에 대한 제작공정도 다시 셋업을 해야 되는 상황이었고 기초연구부터 시작했습니다.

내레이션: 구성품 제작은 물론 부품성능을 테스트할 설비도 없어 시험설비도 직접 구축해야 했죠. 그야말로 모든 과정이 숙제였습니다.

문윤완: 실제로 그 압력과 온도가 나오는지를 봐야 되기 때문에 그때 그런 실험들을 많이 수행했습니다. 예를 들어 구성품 같은 경우는 연소기가 대표적인 예인데요. 저희들이 2014년도 가을 쯤으로 기억이 되는데 연소불안정이 발생했습니다.

내레이션: 엔진 출력을 내는 연소기에서 정체를 알 수 없는 연소 불안정 현상이 나타난 겁니다. 연소불안정 현상은 중대형 엔진을 개발하는 모든 나라가 지금도 겪는 기술적 난제,

문윤완: 이게 어떠한 이유인지는 몰라도 물론 굉장히 많은 이유가 있는데 그 중에 뭔가가 걸리면 화염이 움직이기 시작합니다. 내부 안에서 움직이는데 굉장히 빠르게 움직이면서 실제로 여기에서 주파수가 발생하거든요. 소리내는 주파수와 화염에 움직이는 주파수가 일치가 되면 연소기가 폭발하게 됩니다.

내레이션: 할 수 있는 건 반복된 연구와 실험 뿐, 설계를 12번 바꾸며 연소시험시간을 점차 늘려갔습니다. 184회, 만8천 초의 연소시험을 반복한 끝에 보는 실마리, 마침내 엔진 완성도를 높일 수 있었습니다.

문윤완: 저희들은 그걸 해결 하느라고 1년, 1년 반 정도 고생했는데요. 분사기도 바꾸고 시험도 굉장히 많이 하고 그래서 2016년 5월 달에 첫 엔진 시험을 수행할 수 있었습니다.

내레이션: 결국 개발에 성공한 30톤 엔진, 비행성능 시험에도 성공하면서 75톤 엔진 개발에 초석이 되어 주었죠. 그런데 위성을 상공 700킬로미터 궤도에 보내려면 압도적 힘과 추진력이 필요합니다.  75톤급 엔진 하나로는 턱없이 부족하죠. (클러스트링-여러 개의 엔진을 묶어 하나의 엔진처럼 필요한 추력을 내는 방식), 이를 위해 도입된 클러스트링 기술, 75톤 엔진 4개를 묶어 하나처럼 힘을 내는 고난도 기술입니다. (1단 75톤급 액체엔진X4 First Stage 75ton of Liquid EngineX4)

문윤완: 클러스트링 기술의 가장 크게 어려운 점은 4개를 묶어서 뒤에서 나오는 화염이 서로 간섭을 일으키거나 그게 집중적으로 한 곳으로 몰려가지고 불에 타는 걸 방지해야 되는 거거든요. 그런 기술들이 문제를 예측하고 미연에 방지하는 게 어렵습니다. 그리고 명령한 대로 정확하게 움직여야 돼요. 그게 다 박자가 맞아야 됩니다. 그래서 클러스트링 기술은 종합기술이라고 보시면 됩니다.

내레이션: 어렵지만 가장 강력한 힘을 내는 기술, 수없는 실패 끝에서 300톤급 엔진 연소시험에 성공하면서 추진기관 성능을 검증해 냈습니다. 엔진에 공급되는 연료와 산화제를 담는 추진체 탱크 기술도 난제였습니다.

유재석/한국항공 우주연구원 발사체기술 1부장: 추진체 탱크 같은 경우에는 무거우면 발사체 성능이 확 떨어지기에 가벼우면서도 주어진 하중을 견뎌야 합니다. 그래서 얇게 만들어야 하는 데 보통 철은 열 용량이 큰데 알루미늄은 열 용량이 작습니다. 쉽게 말해서 알루미늄에 열을 갖다 대면 금방 녹아버리죠. 그래서 열 컨트롤을 미세하게 조정을 해야 하는데 알루미늄 용접 방식에 따라 조정하는 게 가장 큰 어려움 입니다.

내레이션: 얇지만 튼튼하게 라는 모든 조건을 충족하기 위해 특수용접 기술로 2미리 두께로 제작했는데요.

유재석: 2미리 라는 건 저희가 발사체를 설계하면 최소 두께의 요구 조건이 나옵니다. 3500에 2미리 니까 아주 작죠. 대신에 그것만 있으면 눌렀을 때 무너지니까 두께가 2미리 이고 안에 보강구조로 그리드 스티프너 (보강대)가 들어가게 됩니다.

내레이션: 맥주 캔처럼 매우 얇은 탱크 두께, 용접변형과 뒤틀림을 예방하기 위해 내부에 격자구조의 보강대를 덧대 내구성도 강화했습니다.

유재석: 돔을 보면 솥 꾸껑 같은데요. 알루미늄 원소재가 있으면 스피닝 공정이라고 해서 솥 뚜껑 같은 치구가 돌아가고요. 판소재를 눌러 붙이면, 판소재가 돌아가면서 눌러 붙이면 솥뚜껑 형태의 모양이 됩니다.

내레이션: (스피닝-알루미늄 합금판을 돔 모양의 틀에서 대형 롤러로 얇게 밀어 펴내는 기술), 알루미늄 원판을 스피닝 공정으로 얇게 펴서 돔 형태로 만드는 방법도 많은 시행착오 끝에 개발한 기술이죠. 완성된 돔은 탱크 상하부와 연결해 추진체 탱크가 완성되는 데요. 여기서 끝이 아닙니다. 탱크에 물을 채워 압력을 얼마나 버틸 수 있는지 내압을 확인해야 합니다. 딱 한 군데라도 문제가 생기면 즉시 폐기, 일련의 제작과정이 물거품이 되기에 끝까지 긴장을 놓지 못합니다. 수많은 공정과 극한 실험을 거쳐 개발된 37만 개의 부품들, 누리호 라는 한 몸이 되어 발사준비를 마칩니다.

오승협: 250명 정도 되는 발사체 소속 연구원 뿐만 아니라 참여 기업 인원들이 같이 해서 10여 년 동안 고생했던 결과물이 어떻게 보면 채점을 받는 날이잖아요 더군다나 1차 발사 때 마지막 단계에서 3단이 문제가 돼서 실패를 했기 때문예요.

내레이션: 2021년 10월 21일(누리호 1차 발사), 강한 불 꽃을 내뿜으며 솟아 오른 누리호,  하늘로 오르는 데는 성공했지만 계획보다 빨리 꺼진 3단 엔진, 결국 위성의 궤도 진입에는 실패하고 말았습니다. 하지만 좌절할 시간도 없었습니다. 비행 데이터 2600여 개를 분석한 연구진들, 단 8개월 만에 누리호 2차 발사를 성공시켰습니다(2022.6.21). 이 기술로 만든 발사체이기에 원인을 찾는데 순조러웠지요. 연이은 실험 발사인 3차 발사에도 성공(2023.5.25). 우리 손으로 우리 위성과 발사체를 쏘아 올리며 기술 독립의 꿈을 이뤄낸 겁니다.

오승협: 아무 것도 모르는 시점부터 우주 발사체를 개발하는 누리호 성공까지 오는 과정에서 어떻게 보면 반드시 겪을 수 밖에 없었던 과정이 아니었나 생각이 듭니다. 선진국들과 협력도 하면서 실패나 과정을 줄일 수도 있겠지만 그런 과정들이 어떻게 보면 쌓이고 쌓여서 저희 실력이 돼서 우주 발사체를 개발할 수 있었던 결과로 나타났습니다.

고정환: 누리호가 가지는 의미는 우리가 우주선이든 위성이든 우주로 보낼 수 있는 능력을 갖게 됐다. 길게 그리고 크게 보자면 우리가 필요한 기술들을 우리 스스로 노력해서 얻어 냈고 이제 끝이 아니라 시작이라는 거죠.

내레이션: 나로호가 누리호 개발의 시작이었듯 누리호도 또 다른 시작, 더 넓고 더 먼 우주로 나가기 위해 새로운 엔진 개발을 시작했습니다. 바로 차세대 발사체 엔진입니다. 대형 위성도 쏘아 올리고 달 착륙선도 보내기 위해 누리호 보다 고도화된 발사체를 개발하는 건데요. 핵심은 민간 주도로 이루어진다는 점입니다.

박창수/한국항공 우주연구소 차세대발사체개발 사업단장: 차세대 발사체 개발사업은 누리호의 후속 발사체를 개발하는 사업입니다. 후속 발사체를 왜 만드냐고 생각할 수 있는데 지금 정부에서 생각하는 방향은 향후 2040년까지 국내의 위성수요, 발사수요를 가능하면 우리 발사체로 한 번 쏴보자는 게 큰 개념입니다. 차세대 발사체 개발사업은 누리호와는 다르게 체제종합 기업을 선정해서 체계종합 기업을 통해 민간기업들을 육성하는 방향으로 진행하고 있습니다.

내레이션: 누리호 다음 임무를 이어받은 민간기업, 한국항공 우주연구원과 계약을 체결해 누리호의 개발기술과 계획을 전수받고 있습니다.

김태성/H에어로스스페이스 우주사업 1팀: 저희 회사는 2022년에 한국형 발사체의 고도화사업 체계종합 기업으로 선정이 되어서 누리호의 제작, 발사, 운영을 한국항공 우주연구원과 함께 2027년 6차 발사까지 함께 수행할 예정입니다.

내레이션: 누리호 보다 더 강한 외형과 강력한 엔진을 장착하게 될 차세대 발사체, 1단부는 100톤짜리 엔진 5개로 구성되고 누리호보다 3배 많은 추력과 탑재 용량을 갖게 됩니다.

김태성: 차세대 발사체는 한국형 발사체에 대비해서 성능이 대폭 고도화된 발사체입니다. 200킬로미터 기준으로 해서 약 10톤의 위성 탑재물(탑재체)을 지구 궤도에 올릴 수 있는 성능을 보유하고 있고요. 2032년까지 항우연(한국항공 우주연구원)과 함께 저희 회사가 공동개발을 수행하고 세 차례의 비행시험을 통해서 차세대 발사체의 완전성까지 검증을 합니다.

안형준: 국가중심, 거대기업 중심에서 민간자본을 가지고 기업들이 수익을 창출해서 돌아가는 시장 중심의 우주개발 생태계를 우리가 소위 뉴 스페이스 라고 이야기를 합니다. 세계적인 흐름이 이제는 우주를 통해서 돈을 벌 수 있다는 기대감이 굉장히 크고 그리고 민간기업들의 기술력도 많이 높아지고 있고 투자도 않아지고 있습니다. 이런 변화에 우리나라도 같이 따라 가야겠죠.

내레이션: 국가 대신 민간기업이 우주개발을 이끄는 뉴스페이스 시대에 맞춘 변화, 이 흐름을 주도하는 건 뜻밖에도 세계적인 억만장자들입니다. (버진 갤럭틱 유인 우주선 발사/2021.7.11), 힘차게 날아오른 버진 갤럭틱의 우주 비행선, 억만 장자인 버진 그룹 회장, 리차드 브랜슨이 민간인 6명과 우주 여행에 나선 길입니다.

비행사: 우주에 오신 걸 환영합니다.

리처드 브랜슨 버진그룹 회장/ 2021년 첫 민간우주관광에 참여: 여러분, 저는 별을 바라보며 꿈꾸던 어린아이였습니다. 이제는 다른 멋진 것들을 잔뜩 가지고 우주선에 탄 어른이 되었습니다.

내레이션: 고도 86킬로미터의 우주여행이었죠. (블루오리진 유인우주선 발사/2021.7.20), 그로부터 9일 후 아마존의 창업자 제트 베이조스도 일행들과 함께 자신이 만든 우주선에 몸을 실었습니다. 고도 100킬로미터 비행에 성공한 블루 오리진, 우주 여행 상품출시도 앞두고 있죠. (스페이스X 인스퍼레이션4 발사/2021.9.15), 테슬라의 CEO 일런 머스크도 민간인들만 태운 우주선 발사에 성공했습니다. 그런데 왜, 세계의 억만장자들은 천문학적인 비용을 감수하며 우주산업에 뛰어들까요?

폴 윤: 그래서 왜 우주에 투자해야 하는가, 왜 지금? 차세대 성장능력을 봤을 때는 향후 우주관광이라든지 자원개발 같은 것, 당분간은 近지구에서의 그런 활동이 상당히 중요하게 경제를 견인하는 우주산업의 역할이 될 것입니다.

내레이션: 세계 최고의 우주기술력을 가진 미항공우주국 나사, 국가 소유의 우주 발사장을 민간 우주기업에게 빌려주고 국제 우주정거장 사업에 대한 위탁계약도 맺었는데요. 바로 일런 머스크의 스페이스X 입니다.

일런 머스크/스페이스X 대표: 나사를 위한 우주정거장 서비스를 제공하고 우주정거장을 통한 화물운송으로 현금 흐름을 창출할 것으로 기대합니다. 궁극적으로 이것은 거대한 민간협력입니다.

내레이션: 나사의 적극적인 지원을 받고 있는 스페이스X, 놀라운 우주기술들을 개발해 뉴 스페이스를 이끌고 있습니다. 한 번 발사되면 천문학적인 비용이 사라지는 로켓, 그런데 발사한 로켓을 다시 회수하는 재사용 기술을 세계 최초로 개발한 겁니다. (로켓 재사용-위성발사추진 로켓을 회수해서 다시 사용), 발사비용을 획기적으로 줄인 혁신이었죠.

이창진: 나사는 적극적으로 더 이상 지구 近處에서의 우주개발은 안 하겠다고 선언했습니다. 우리는 달과, 그 이상의 심우주는 정부가 투자를 하고 개발에 참여하지만 지구 표면에서부터 1000킬로미터 정도까지 저궤도 영역은 민간 사업자가 다 하라는 게 뉴 스페이스입니다. 그 뉴 스페이스의 첫 번째 주자가 스페이스X고요. 스페이스X는 나사에서 돈을 받아 가지고 발사체 기술을 혁신적인 기술로 바꿨죠. 그래서 로켓 발사 비용을 거의 10분의 1에서 100분의 1까지 줄이는 대단한 성과를 이뤘죠.

내레이션: (브라질 알칸타라 우주센터) 뉴스페이스를 맞아 달라지는 우주산업, 국내 발사체 시장도 달라지고 있습니다. 지구 반대편에 자리한 브라질 알칸타라 우주센터, 익숙한 글씨가 눈에 들어옵니다. 국내 민간기업이 독자 개발한 우주 발사체, (한빛-TLV 발사(2023.3.20)-한국민간 우주발사체), 한빛 티엘비입니다. 23년 3월, 1단 발사체가 흰 연기와 불꽃을 내뿜으며 브라질 상공을 힘차게 솟아 오릅니다. 비행시간은 총 4분 33초, 시장의 가능성만 보고 뛰어든 5년의 노력이 보상받는 순간이었습니다.

정훈/I소형 위성제작기업 최고기술 책임자: 뉴스페이스 시장을 보면 지난 10년 대비 향후 10년이 거의 3배에 육박하는 소형 위성의 발사수요가 있습니다. 그렇다 보니 발사체는 부족한 상황에서 위성 수요만 많은 상황이다 보니 국제적인 경쟁력을 갖추면 저희 같은 작은 회사들도 전 세계 시장에 진입할 수 있겠다는 판단으로 소형 발사체 개발을 하고 있습니다.

내레이션: (100킬로그램 이하 초소형 군집위성 쓰임새 커진다), 대형 발사체는 한 번에 수십 개의 위성을 싣고 가지만 발사여건이 충족되기 까지 오랜 기간이 소요됩니다. 반면, 소형 발사체는 원하는 시기에 저렴한 비용으로 위성을 운반할 수 있는데요. (전체 1,849기 위성발사), 최초로 발사된 전체 위성 가운데 무려 94%가 소형 위성, (전세계 소형위성 발사 규모-2011~2020년-2,962기, 2021~2030년-13,912기), 소형위성 발사건수도 2030년 까지 5배 가까이 늘어날 전망입니다. 이런 소형위성 시장의 가능성을 보고 개발한 소형 발사체, 액체와 고체 연료를 함께 쓰는 하이브리드 로켓도 독자 개발했습니다.

고정치 주임연구원/I소형위성 제작기업 추진기관팀: 하이브리드는 고체 로켓과 액체 로켓의 특장점들을 융합한 로켓이라고 볼 수 있는데요. 고체상태인 연료와 액체상태인 산화제를 사용함으로써 비교적 구조가 단순하여 빠른 기간 안에 제작이 가능하고요. 또 액체 로켓의 장점인 출력조절이 가능하다는 이점도 모두 가졌다고 볼 수 있습니다.

내레이션: 50킬로그램급 위성을 배달할 2단 발사체를 개발 중인데요. 브라질 시험 발사가 성공한 후 러브콜도 쏟아지고 있습니다.

정훈: 저희가 3월에 발사를 성공하고 돌아와서 채 한 달도 안되는 시기부터 국내의 수십군데의 위성 기업으로부터 발사계약을 의뢰받았고요. 실질적으로 몇 군데 기업과는 발사계약 체결완료를 했고요. 최근까지도 약 50여 군데의 기업과 발사계약 협상을 하고 있는 상황입니다.

내레이션: 최근엔 하이브리드 로켓 엔진을 이용해 또 다른 기술개발에도 도전 중입니다. 지상 6미터 높이까지 치솟은 발사체, 천천히 속도를 줄이더니 안정적으로 착륙하는데요. 로켓 재사용 기술의 첫 단계 수직 이착륙에 성공한 겁니다.

정훈: 발사체 재사용을 하게 되면 똑 같은 제품을 다시 만들지 않고 최소한의 유지관리를 거쳐서 다시 쓸 수가 있기 때문에 그게 결국은 가격 경쟁력으로 이어지게 되고요. 그래서 저희들도 엔진을 개발하는 단계에서도 계속 발사체 재사용 기술을 염두에 두고 모든 설계에 재사용 기술을 반영했습니다.

내레이션: 2025년 비행 성능검증을 마무리 할 계획, 기술이 입증되면 세계 발사체 시장에서 가격 경쟁력으로 승부를 띄워볼 생각입니다.

정훈: 기술력은 충분하다고 보이는데 결국은 우주산업에서 중요한 신뢰도 한 번의 실수가 조 단위의 개발비가 투입된 발사체의 미션실패로 이어질 수 있기에 신뢰도 확보를 해야 하는데 그걸 위해서는 정부 주도로 공공수요의 위성들이 어느 정도 확보되어서 저희 같은 민간기업의 실제 운용 사례를 점차 늘려서 세계적으로 경쟁력을 갖추는 게 중요합니다.

내레이션: 인공위성 분야에서도 새로운 도전이 이어지고 있습니다. 누리호 1,2차 발사는 성능을 검증하기 위한 시험비행인 반면 3차 발사는 실용위성 8개를 우주에 실어 나르는 상업 발사, 그 가운데는 소형위성들도 실려 있습니다. (한국천문연구원-대전광역시 유성구), 하늘과 우주를 연구하는 한국천문 연구원, 민관연 합동기술로 개발한 소형 위성을 누리호에 실었는데요. 작지만 높이 멀리나는 도요새의 이름을 붙힌 도요샛입니다. (한국천문연구원 위성관측센터),

이재진/한국천문연구원 우주과학 본부장: 도요샛에서 수신한 관측 데이터를 숫자로 표현을 하는 공간이고요. 도요샛의 위치를 여기서 모니터링을 하고 한국에 와서 교신했을 때 저희가 도요샛을 관제를 하고 있습니다.

내레이션: 1톤이 넘는 대형 위성에 비하면 아담한 크기

이재진: 지금 보시는게 도요샛의 실제 사이즈입니다. 높이가 30센치미터 밖에 안되고요. 폭이 20센치미터 이쪽은 10센치미터 정도 되는 굉장히 작은 위성입니다.

내레이션: 우주 날씨 관측을 위해 국내에서 처음으로 개발한 위성이지요.

이재진: 저희가 수집하는 많은 데이터가 외국의 위성 자료에 의존하고 있습니다. 독자적인 연구를 위해서는 우리의 위성 데이터가 필요하겠다고 생각했고요. 그런데 처음부터 저희가 수천 억 되는 예산을 확보해서 대형 위성을 발사할 수 없는 노릇이기 때문에 그러면 큐브 위성이라고 하는 작은 위성으로 가자 이렇게 결론을 내리고 도요샛 프로젝트를 시작하게 됐고요. 대신 우리는 위성 한 대로 하지 말고 위성 네 대로 가자

내레이션: 위성 4대가 편대 비행으로 거리를 제어하며 지구궤도를 도는 데요. 종대비행으로는 시간적 변화, 횡대비행으로는 넓은 지역을 관측할 수 있습니다.

이재진: 똑 같은 지역을 다른 시간대에 통과를 하게 되면, 우리가 거리에서의 시간적인 변화를 알 수가 있겠죠. 그리고 위성이 한 대상을 서로 다른 위치에서 동시에 통과하지만 다른 지역을 통과하면 역시 어떤 공간적인 분포라든지 그런 것들을 보다 잘 이해할 수 있을 것입니다. 그래서 편대비행을 하게 되면 우주 환경에 대한 시간적 혹은 공간적인 변화를 우리가 보다 잘 이해할 수 있다는 장점이 있습니다.

내레이션: 소수형 위성으로 편대 비행 임무를 수행하는 건 도요샛이 세계 최초, 하마터면 이 임무 기회를 외국에 뺏길뻔 했죠.

이재진: 원래 도요샛은 러시아 발사체로 발사를 계획하고 있었습니다. 그렇지만 러시아-우크라이나 전쟁 때문에 러시아로 운송할 수 없었고 그래서 많은 고민을 했는데 뜻하지 않게 누리호로 발사할 기회가 생겨서 개발자들은 기뻐할 수 밖에 없었고요.

내레이션: 다행히 도요샛이 누리호에 실리면서 해외 발사체를 이용할 때 드는 엄청난 시간과 비용도 크게 절약할 수 있었죠. (I우주개발 기업-경기도 용인시), 이제 초소형 위성은 뉴스페이스 시대에 핵심요소입니다. 누리호 3차 발사에 초소형 위성을 탑재한 또 다른 업체, 우주 방사능을 측정하고 위성회로 오류를 분석하는 초소형 위성을 탑재했습니다.

남명용/L우주개발기업 대표: 우주에서는 극단적으로 영하 100도에서 영상 100도까지 그리고 우 리 인간이 살고 있는 대기권 안에서는 겪을 수 없는 우주 방사능 환경이 있습니다. 발사체가 가혹한 우주 온도 환경에서 견디고 다시 회복하는 기능을 우주에서 실증하는 것이 저희 위성의 임무였습니다.

내레이션: 크기는 작아도 우주에서 검증하고 싶은 기술은 도전적이고 원대한 초소형 위성, 누리호에 실린 초소형 위성들 가운데 가장 먼저 양방향 교신에 성공하며 기술력도 입증했죠.

남명용: 위성은 로켓 발사하고 분리 이후에 첫 궤도상에서 수신이 되느냐 안 되느냐가 거의 99% 성패의 기준점이 됩니다. 저는 첫 궤도에서의 교신을 굉장히 애타게 기다렸고요. 이번에 누리호에서는 큐브 위성 중에서는 저희가 최초로 교신을 했습니다.

내레이션: (근접전계 시험장치-위성 안테나의 성능을 시험하는 장치), 전자파를 실험하는 특수장치에 크린용까지 만들며 인공위성 개발에 전력 중인 남명용 대표, (SAR 위성-영상 레이더 위성으로고해상도 영상 촬영이 가능), 초소형 영상도 레이더도 개발하고 있습니다.

남명용: 경제성을 추구하는 뉴 스페이스 시대에서 저희 회사는 150킬로그램급 초소형 SAR 인공위성을 개발하고요. 크기와 가격은 기존 인공위성의 10분의 1 이지만 성능은 0.3미리 해상도의 영상을 취득할 수 있는 최고 수준의 성능을 갖는 인공위성입니다. 이 인공위성으로부터 저희가 항공시험을 통해 영상 취득에 성공을 했고요. 최근에는 비행용 FM을 제작하고 있습니다.

공연균/L우주개발사업 상무이사: 이 화면은 저희가 개뱔하고 있는 루미르X 라는 SAR 위성의 형상입니다. SAR라는 것은 합성 레이다라고 하는데요. 광학하고는 달리 전천후로 지표면에 대한 데이트를 획득할 수가 있고 그렇기 때문에 감시정찰이나 각종 과학적인 분야에 많이 활용될 수 있는 매우 중요한 센서라고 할 수 있습니다.

내레이션: SAR 위성은 고해상도 위성 데이터로 표지피복 지도를 만들거나 도시변화를 모니터링 하는 등 실생활 활용에도 유용한 기술인데요. 여러 대를 활용하면 전세계를 전천후로 관측하며 위성 데이터를 수집할 수 있습니다. (N 초소형 위성제작 스타트업-서울특별시 영등포구), 초소형 위성제작 스타트업체인 또 다른 업체, 대학원 시절 인공위성을 좋아했던 친구들이 뭉쳐 만든 스타트업입니다.

박재필/N초소형 위성제작 스타트업 대표: 저희 회사가 주로 만드는 위성이 16U 크기라고 해서 전자 레인지 정도만 한 위성이고요. 25킬로그램 급 위성입니다. 우주 왕복선 시대만 하더라도 1킬로그램을 우주로 올리는데 100억 정도 들었거든요. 스페이스X가 발사체 재사용에 성공하면서 위성발사 비용이 많이 낮아졌기 때문에 지금은 1킬로그램을 우주로 올리는데 3천만 원에서 5천만 원 정도, 발사비용이 더 낮아지고 있습니다.  점점 더 우주로 가는 문턱이 많이 낮아지고 있는 상황이고요.

내레이션: 24킬로그램의 초소형 위성, 1.5미터 물체도 식별하는 카메라가 탑재되어 있습니다. 23년 11월, 스페이스X의 팰컨9에 실려 우주로 향했습니다. (옵저버[Observer]-1A-스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려 발사성공 (2023.11.12), 무사히 하늘로 올라간 초소형 위성, 궤도진입 10분만에 쌍방향 통신으로 성공했죠. 지금도 지구 곳곳을 돌며 수집한 정보를 보내고 있는데요. 직사각형으로 튀어나온 부산항을 비롯해, 세계 주요 도시를 촬영해 위성으로 전송하고 있습니다.

김극남/N초소형 위성제작 스타트업 체계종합팀장: 지금 우측 상단이 실제로 위성이 지나가고 있는 궤도상에서의 위치를 표현한 것입니다. 저 위성이 지금 북극을 지나고 있는 것을 볼 수 있고요. 보내는 명령은 저희가 사진을 어느 지역을 언제 찍을 지에 대한 명령을 보낼 수 있고요. 특별히 받아보고 싶은 위성의 상태정보가 있다면 그 정보를 요청해서 받아볼 수도 있습니다.

내레이션: 이 업체는 초소형 위성의 제작뿐만 아니라 세계 최초로 위성 설계부터 제작, 발사와 운영까지 하는 위성 토탈서비스를 제공하고 있는데요. 위성영상의 빅데이터와 인공지능을 접목해 산불피해 지역을 분석하거나 난민 지역의 밀집도 변화까지 분석하는 기술을 개발했습니다.

박재필: 글로벌 시장에서 경쟁력이 있으려면 일단은 위성을 통해서 로우 데이터를 저희가 취득을 할 수 있어야 하고요. 그리고 그걸 다시 최종 사용자에게 활용할 수 있겠끔 가공하는 것부터 시작을 해서 거기서 딥러닝이나 AI기술을 가지고 분석하는 것까지 서비스를 할 수 있어야 전체적인 과정상에서의 비효율을 최대한 줄이고 원가를 절감하면서 가격 경쟁력하고 고객에 맞는 최대한 최적화된 서비스를 드릴 수 있을 것 같아서 저희는 그렇게 사업을 진행하고 있습니다.

내레이션: 제작 비용도 낮고 대량생산이 가능한 점이 초소형 위성의 장점, 제작기간도 하루면 충분하다는 데요. 맞춤 제작도 가능합니다. 최근엔 부산시의 요청으로 해상 미세먼지를 관측하는 초소형 위성도 개발해 냈죠. (부산샛-해양 미세먼지 관측이 가능한 초소형 위성),

김극남: 반도체라든가 전장품들의 고도화와 동시에 가격이 저렴해지고 있습니다. 그런 것들을 저희가 초소형 위성에 다가 적용을 함으로서 위성의 단가를 많이 낮출 수 있고 그렇기에 각 지자체들이 필요로 하는 목적이 있다면 이러한 초소형 위성을 활용할 수 있는 시대가 왔다고 생각합니다.

내레이션: 5년 안에 초소형 위성 100기를 군집 운영해 실시간 지구관측 서비스를 제공할 계획인데요.

박재필: 지금 위성지구 관측 시장이 점점 더 시의성이 높은 데이터를 요구하거든요. 위성이 중요한 게 위성의 개수가 많아져야 실시간에 가깝게 서비스를 할 수가 있거든요. 그렇게 하려면 기존의 큰 대형 위성위주의 위성이 아닌 초소형 위성 위주가 대량 생산에 최적화돼 있기에 성능을 만족시키면서도 위성을 많이 만들 수 있어서 군집단위의 위성 운용이 가능한 시스템이기 때문에 요새 각광을 많이 받고 있지 않나 생각합니다.

내레이션: (스타링크-스페이스X의 저궤도 위성 통신 인터넷 서비스 2030년까지 약 4만 개 군집위성 발사계획), 스페이스X는 글로벌 인터넷 통신 서비스인 스타링크를 개발하고 있습니다. 이미 초소형 위성 수천 개를 저궤도에 띄웠는데요. 2030년까지 4만 2천 개의 군집 위성을 순차적으로 띄워 전세계 초고속 인터넷망을 촘촘하게 구축한다는 계획이죠. 발사되는 소형위성 대부분도 군집위성으로 운영되고 있습니다. (소형위성 발사예측-2022년-1,187대 발사, 2030년(단독위성+군집위성)-7,038대 발사예상), 초소형 위성 서비스 시장도 2027년 11조4천 억 원 규모로 급부상하고 있습니다.

이창진: 1000킬로미터 미만의 저궤도 영역은 지구를 관측하기에 굉장히 좋아요. 성공한 5% 정도의 뉴 스타트업들은 아마 지구 저궤도 영역에 새로운 사업을 하는데 굉장히 많은 돈을 벌 수 있을 거라고 예측을 하고 있어요. 개척 영역으로 다가서는 저궤도 영역을 우리 국익을 반영할 수 있는 능력을 확보하지 않으면 대한민국은 더 이상 발전하기가 어렵다는 게 우리나라가 지금 우주개발에 몰입하고자 하는 궁극적 목표라고 보는 거죠.

내레이션: 더 경제적이고 효율적인 우주개발이 가능해진 뉴스페이스 시대, 우주산업은 점차 넓어지고 선진국들의 경쟁도 치열해지고 있습니다. 그러나 뒤늦게 출발한 우리나라, 민관 협력을 통한 경쟁력 확보가 시급한 이유죠. 뉴 스페이스 시대를 맞이 새롭게 출범하는 한국판 나사, (한국판 NASA 이르면 5월 출범, 여야 우주청 특별법 처리 합의), 우주 항공청, 장기적인 우주항공정책 수립과 국제협력을 통한 우주산업 발전 등 맡은 일도 해야 할 일도 막중합니다.

윤영빈/우주항공청장: 우주 항공청 개청은 단순한 정부조직의 신설이 아닌 대한민국의 미래를 열어가고자 하는 이번 정부의 담대한 도전이라고 생각합니다.

안형준: 궁극적인 우주 산업을 우리가 국가 주력 산업으로 하기 위해서는 결국에는 수출산업으로 갈 수 밖에는 없습니다. 위성영상을 해외로 판매를 하기도 하고 발사 시장도 적도 근처에 해외 발사장을 건설해서 뭔가 한다거나 AI를 이용한 위성영상이나 데이터들을 가공해서 뭔가 새로운 부가가치들을 만드는 일, 우주산업에서의 밸류 체인에 진입하는 이런 전략들이 필요할 겁니다.

이창진: 우주항공청이 적극적으로 해외기관과 협력하고 탐사협조를 하든지 국제협력을 주도하든지 해서 외교적인, 산업적인 측면에서의 문제, 이런 새로운 수요를 만들어줘야 된다는 얘기죠. 그런 수요가 없다면 결국 우리나라에서 만든 발사체 위성을 쓸 데가 없어서 도태될 가능성이 높으니까 우주항공청은 그런 일을 적극적으로 해줘야 된다고 생각합니다.

내레이션: 우리 손으로 개발한 발사체에 우리 위성을 실어서 쏘아 올리겠다는 꿈을 이뤄낸 개척자들, 정해진 길도 지름 길도 없었습니다. 그저 수많은 실패의 경험들을 쌓아 올리며 이뤄낸 결과였죠. 개척의 시간은 아직 끝나지 않았습니다. 다시 더 높이 더 멀리 더 깊이 나아갈 시간, 저기 우주가 우리를 부르고 있습니다. 끝. (EBS 다큐프라임 1627회 우주가 부른다 2부 우주의 개척자들 에서 정리).

내용요약

① 인류는 수많은 도전과 극복을 거치며 성공의 역사를 써왔다. 쉴새도 없이 많은 실패와 시련이 뒤따랐다. 역사는 큰 꿈을 꾸고 불가능한 일을 해내는 사람들에 의해 기록된다. 인류에게 우주는 도전과 극복의 역사였다. 大航海의 시대가 열렸던 것처럼 지금은 우주시대가 열리고 있다. 새로운 우주의 문을 열기 위해 마중해야 할 일들의 실패와 좌절의 순간들, 수많은 실패와 대가를 감수하면서도 꼭 가야만 하는 길이었다. 우주로 간다는 건 어떻게 보면 도전하는 거니까 한 번 해보지 뭐, 실패할 수도 있지만 도전해 보고, 선진국과의 격차는 많이 나지만, 우리가 노력하면 따라갈 수 있다, 뒤늦은 後發走者, 그러나 우리에겐 불굴의 도전정신과 열정으로 새로운 길을 열어나가는, 우주로 가는 관문, 전남 고흥군 나로 우주센터에서 바다 건너 약 15킬로미터, 역사적인 순간을 지켜 보려는 시민들로 북적인다.  한껏 들떠있는 바깥과는 달리 적막감이 감도는 나로호 우주 센터 안, 누리호 개발에 참여한 연구원들은 초조함을 감추지 못한다. 드디어 누리호가 떠날 시간, 카운트다운: 5 4 3 2 1 0 2023년 5월 25일 오후 6시 24분, 지축을 흔드는 굉음과 함께 한국형 발사체 누리호가 하늘로 솟아 오른다. 그 모습을 한 순간도 놓치지 않으려는 연구원들, 순조로운 출발에 안도한다. 우리 손으로 쏘아 올린 우리 발사체, 이 시간을 기다려온 시민들도 누리호가 떠나는 모습을 지켜보며 아낌없는 응원을 보냈다.

 나로우주본부 발사지휘센터, 그 시각 누리호 발사를 총지휘하는 발사지휘센터는 초긴장 상태다. 이륙 2분만에 고도 64킬로미터 지점에 도달한 누리호, 1단 로켓을 분리하고 위성보호덮개인 패어링도 정상 분리다. 이어 2단과 3단 분리도 여유있게 성공이다. 이제 발사의 핵심, 누리호 손님들을 떠나 보낼 차례 발사 13분, 목표 고도인 550킬로미터에 도달한 순간, 차세대 소형위성 2호가 역사적인 첫 걸음을 뗀다. 마지막으로 큐브 위성들을 맞이한 순간, 지휘센터에선 환호가 터져 나왔다. 이종호/과학기술정통부장관은 한국형 발사체 누리호의 성공을 발표했다. 모두가 염원하던 우주로 가는 길이 열린 것이다.  마지막 까지 긴장의 끈을 놓을 수가 없었기에 어떻게 보면 통제실에 앉아서 마음 속으로 조금 더 힘내라 마지막 까지 가자 라는 말을 계속 되새겼다. 마지막에 정상적으로 궤도에 투입이 됐다는 소식을 듣고 긴장이 풀어지면서 한 순간 감격으로 눈물이 돌았다.

② 그날의 감격을 잊지 못하는 한국항공 우주연구원의 오승엽 박사, 10여 년을 누리호 개발에 매달려온 성공의 주역이다. 그리고 누리호 발사과정을 누구보다 마음 졸이며 지켜본 한 사람, 2015년부터 누리호 개발을 이끌어온 총사령관 고정환 본부장이다. 숙제가 끝났다.  12~13년 동안 준비해온 숙제가 끝났다. 10년 넘게 준비 해서 15분만에 결판이 나는게 어떻게 보면 억울할 수도 있다. 국민들께서 굉장한 응원을 보내주셨다. 우주 개발의 선진국이라고 할 수 있는 우주개발사업 중 하나의 중요한 영역으로 우리가 진입을 했다.  선진국들의 기술은 우리 보다 4~50년 앞서 있다. 유럽우주국이 발사한 아리안 5호, 1996년부터 117차례 발사했다. 성공율이 무려 98% 유럽우주개발의 자존심으로 불리며 미국 나사에서 제임스웹 우주 망원경을 발사할 때도 아리안 5호가 활용됐다. 중국은 전통의 우주강국, 미국과 선두를 다투는 신흥강국이다. 뒤늦게 우주개발에 뛰어들었지만 벌써 여섯번째 유인 우주선 발사에도 성공했다. 2023년 선저우 17호에 탑승한 우주 비행사들은 중국이 직접 지은 우주 정거장 톈궁에 도착해 6개월 동안 다양한 과학임무도 수행했다. 이들이 이토록 우주개발에 적극적인 이유는 뭘까.

 왜 우주에 투자하는가? 왜 지금인가? 선진국들은 안다. 수십년 동안 미국, 일본, 유럽국가들 당장은 돈이 안되지만 몇 조, 몇 십조 원씩 엄청나게 투자한다. 그들은 알고 있다. 그것이 향후 다음 세대에 엄청난 경제력을 돌려준다는 걸, 2040년 1조달러 규모로 급성장하는 세계 우주산업, 우주가 미래 먹거리이자 새로운 비즈니스로 떠오른다.  순수한 우주탐사 목표 외에도 2040년까지 세계 우주경제가 세 배로 성장할 것으로 예상된다. 물론 여기에는 우주 제조, 우주 서비스, 우주 연료 보급과 같은 우주산업의 새로운 시장도 많이 포함된다.  우리나라는 이제 막 걸음마를 뗀 우주산업 후발주자, 그러나 첫 출발이 늦었던 건 아니었다. 

③ 1959년 7월 27일 국방부 과학연구소에서 연구, 제조한 국산 로켓의 두번째 발사시험이 인천 해변에서 거행되었다. 국산 로켓이 처음 개발된 건 미국과 소련이 우주경쟁을 벌이던 1950년대말, 3단 로켓을 개발해 발사까지 했다. 1960년대에는 인하공대 학생들을 중심으로 민간에 로켓 개발이 이어졌다. 하지만 정치 경제적 혼란 속에서 우리 땅은 로켓 불모지로 전락하고 말았다. 다시 우주개발의 씨앗이 싹튼 건 1980년대말, 우리 위성을 우리 발사체에 실어 보내겠다는 일념으로 국가 주도의 우주개발사업이 추진된다. 선진국으로 도약하기 위해서는 우주 개발이 필요하다. 그런 인식이 무르익다가 1987년에 항공우주산업 촉진법이 처음 만들어졌다. 그 법이 만들어진 이후로 지금 국가의 우주개발 전문 연구기관인 항공우주연구원 그리고 이후에 천문 연구원 같은 연구기관들이 만들어지기 시작했다. 그러면서 본격적으로 국가우주개발이 시작됐다. 

1993년 과학로켓 1호로 시작된 우주개척의 꿈, 2단 중형로켓을 개발한 데 이어 액체엔진 로켓까지 우리 기술로 만들어 냈다. 당시 과학 로켓개발에 참여한 오승엽 박사와 고정환 본부장, 30년 넘게 한국형 발사체 개발을 이끌어온 로켓맨들이다.  2002년 KSR-3를 하면서 액체추진 로켓의 일부 기술을 경험해 보고 확보를 했지만 그걸로는 매우 부족했다.  분명히 부족한 부분들이 많기에 같이 일할 대상 기관을 전세계를 대상으로 알아보게 되었는데 그 중에서 하겠다는 나라가 러시아 밖에 없었다. 미국이나 유럽이나 일본, 중국은 전부 다 거절을 했다. 당시 러시아가 경제상황이 좋지 못했다. 그러다 보니까 러시아도 국제협력을 통한 경제적인 부분을 바랐다,  우리나라가 발사체를 만들기 위해 기술협약을 맺은 러시아로 떠난 연구진들, 그러나 철통 보안 속에 정보 하나 제대로 얻을 수 없었다.

④ 발사체 분야는 보안이 철통 같다.  왜 그러냐면 이중 용도 기술 때문이다. 우리가 평화적인 목적으로 위성을 발사하기 위한 우주 발사체로도 쓰이지만 이 기술은 그대로 대량살상무기인 대륙간 탄도미사일 같은 기술로 활용될 수 있기에 국가간의 기술교류가 엄격하게 금지가 돼 있다. 물어보면 안 가르쳐주고 보안이라고 자꾸 감추었다. 사실은 없는자의 설움이라 무시당하고 핀잔 듣고, 그러면서 연구원들이 욕심이 생겨 그래? 그럼 한 번 해보자. 우리 만의 발사체 개발을 위해 절치부심한 연구진들, 우여곡절 끝에 발사체 개발에 성공했다. 그러나 러시아 기술로 만든 1단 이송도 문제였다.  선착장도 처음보다 확장시켰다. 왜냐하면  러시아에서 나로호 1단 오니까 부산 김해공항까지 비행기로 오고 부산 신항에서부터 바지선으로 오고 그때 기억에 127시간 배로 왔다. 우주 발사체 이송은 연구진에게도 새로운 도전이었다. 화물기와 바지선을 통해 모스크바에서 한국 외나르도까지 이송거리만 약 6900킬로미터, 김해 공항에 도착했을 때 테스트 결과는 굉장히 양호 했다. 육로 이송을 결정했다. 육로이송 후에도 기술 검토에 큰 문제가 없어서 해송이송을 시작했다.  나로호 우주센터 선착장에 도착한 1단, 특수차량을 동원해 안전에 심혈을 기울이며 조립동까지 이동했다.

한 달 동안 정밀점검을 마친 1단은 국내에서 만든 2단 로켓과 결합되었다. 러시아가 만든 1단은 70톤에 액체추진 로켓, 우리가 개발한 2단은 높이 7.7미터로 고체연료를 사용하는 추진기관이다. 마침내 길이 33.5미터, 무게 140톤 규모의 나로호가 완성됐다. 2023년 1월, 3차 발사에 성공한 나로호, 4번의 발사연기와 2번의 실패를 딛고 이루어낸 값진 성과였다.  발사체 쪽에서 제일 중요한 게 추력을 내는 엔진이다. 엔진이 그만큼 기술적으로 어렵고 누군가 가르쳐주지 않고 그래서 나로호 때 러시아에서 갖고 왔지만 그 기술은 우리 게 아니었다. 우리 땅에서 우리 발사체로 쏜다는 의미, 우리가 스스로 해야 된다는 어려움이 물론 있었다.  러시아에 기댄 반쪽 짜리 성공, 이대로 멈출 수는 없었다. 발사체 독립 없이는 우주개척도 없다는 위기감 속에 엔진 개발을 위한 선행연구가 시작됐다. 누구의 손도 빌리지 않고 오직 우리만의 원천기술을 만들겠다는 굳은 의지, 부품 하나까지도 시뮬레이션하고 설계하고 제작해 나갔다.  

⑤ 2000년대 중반부터 30톤급 액체로켓 엔진개발을 먼저 시작했다. 그때의 주안점은 주로 구성품들 연소기라든가 터빈 펌프밸브들 이런 것들에 대한 제작공정도 다시 셋업을 해야 되는 상황이었고 기초연구부터 시작했다.  구성품 제작은 물론 부품성능을 테스트할 설비도 없어 시험설비도 직접 구축해야 했다. 그야말로 모든 과정이 숙제였다.  실제로 그 압력과 온도가 나오는지를 봐야 되기 때문에 그때 그런 실험들을 많이 수행했다. 예를 들어 구성품 같은 경우는 연소기가 대표적인 예다. 2014년도 가을 쯤으로 연소불안정이 발생했다.  엔진 출력을 내는 연소기에서 정체를 알 수 없는 연소 불안정 현상이 나타났다. 연소불안정 현상은 중대형 엔진을 개발하는 모든 나라가 지금도 겪는 기술적 난제, 이게 어떠한 이유인지는 몰라도 많은 이유가 있는데 그 중에 뭔가가 걸리면 화염이 움직이기 시작한다. 내부 안에서 움직이는데 굉장히 빠르게 움직이면서 여기에서 주파수가 발생한다. 소리내는 주파수와 화염에 움직이는 주파수가 일치가 되면 연소기가 폭발한다.

 할 수 있는 건 반복된 연구와 실험 뿐, 설계를 12번 바꾸며 연소시험시간을 점차 늘려갔다. 184회, 만8천 초의 연소시험을 반복한 끝에 오는 실마리, 마침내 엔진 완성도를 높일 수 있었다.  그걸 해결 하느라고 1년 반 정도 고생했다. 분사기도 바꾸고 시험도 많이 하고 2016년 5월 달에 첫 엔진 시험을 수행할 수 있었다.  결국 개발에 성공한 30톤 엔진, 비행성능 시험에도 성공하면서 75톤 엔진 개발에 초석이 되었다. 그런데 위성을 상공 700킬로미터 궤도에 보내려면 압도적 힘과 추진력이 필요하다.  75톤급 엔진 하나로는 턱없이 부족하다. 이를 위해 도입된 클러스트링 기술, 75톤 엔진 4개를 묶어 하나처럼 힘을 내는 고난도 기술이다.

⑥ 클러스트링 기술의 가장 어려운 점은 4개를 묶어서 뒤에서 나오는 화염이 서로 간섭을 일으키거나 그게 집중적으로 한 곳으로 몰려가지고 불에 타는 걸 방지해야 되는 거다. 그런 기술들이 문제를 예측하고 미연에 방지하는 게 어렵다. 그리고 명령한 대로 정확하게 움직여야 된다. 그게 다 박자가 맞아야 된다. 클러스트링 기술은 종합기술이다.  어렵지만 가장 강력한 힘을 내는 기술, 수없는 실패 끝에 300톤급 엔진 연소시험에 성공하면서 추진기관 성능을 검증해 냈다. 엔진에 공급되는 연료와 산화제를 담는 추진체 탱크 기술도 난제였다.  추진체 탱크는 무거우면 발사체 성능이 확 떨어지기에 가벼우면서도 주어진 하중을 견뎌야 한다. 그래서 얇게 만들어야 하는 데 보통 철은 열 용량이 큰데 알루미늄은 열 용량이 작다. 쉽게 말해서 알루미늄에 열을 갖다 대면 금방 녹아버린다. 그래서 열 컨트롤을 미세하게 조정을 해야 하는데 알루미늄 용접 방식에 따라 조정하는 게 가장 큰 어려움이다. 얇지만 튼튼하게 라는 모든 조건을 충족하기 위해 특수용접 기술로 2미리 두께로 제작했다. 2미리 라는 건 발사체를 설계하면 최소 두께의 요구 조건이다.

3500에 2미리 니까 아주 작다. 대신에 그것만 있으면 눌렀을 때 무너지니까 두께가 2미리이고 안에 보강구조로 그리드 스티프너 (보강대)가 들어가게 된다.  맥주 캔처럼 매우 얇은 탱크 두께, 용접변형과 뒤틀림을 예방하기 위해 내부에 격자구조의 보강대를 덧대 내구성도 강화했다.  돔을 보면 솥 꾸껑 같다. 알루미늄 원소재가 있으면 스피닝 공정이라고 해서 솥 뚜껑 같은 치구가 돌아간다. 판소재를 눌러 붙이면, 판소재가 돌아가면서 눌러 붙이면 솥뚜껑 형태의 모양이 된다.

⑦ 알루미늄 원판을 스피닝 공정으로 얇게 펴서 돔 형태로 만드는 방법도 많은 시행착오 끝에 개발한 기술이다. 완성된 돔은 탱크 상하부와 연결해 추진체 탱크가 완성된다. 여기서 끝이 아니다. 탱크에 물을 채워 압력을 얼마나 버틸 수 있는지 내압을 확인해야 한다. 한 군데라도 문제가 생기면 즉시 폐기, 일련의 제작과정이 물거품이 되기에 끝까지 긴장을 놓지 못한다.  수많은 공정과 극한 실험을 거쳐 개발된 37만 개의 부품들, 누리호 라는 한 몸이 되어 발사준비를 마쳤다.  250명 정도 되는 발사체 소속 연구원 뿐만 아니라 참여 기업 인원들이 같이 해서 10여 년 동안 고생했던 결과물이 어떻게 보면 채점 받는 날이다 더군다나 1차 발사 때 마지막 단계에서 3단이 문제가 돼서 실패를 했다.

 2021년 10월 21일(누리호 1차 발사), 강한 불 꽃을 내뿜으며 솟아 오른 누리호,  하늘로 오르는 데는 성공했지만 계획보다 빨리 꺼진 3단 엔진, 결국 위성의 궤도 진입에는 실패하고 말았다. 하지만 좌절할 시간도 없었다. 비행 데이터 2600여 개를 분석한 연구진들, 단 8개월 만에 누리호 2차 발사를 성공시켰다(2022.6.21). 이 기술로 만든 발사체이기에 원인을 찾는데 순조러웠다. 연이은 실험 발사인 3차 발사에도 성공(2023.5.25). 우리 손으로 우리 위성과 발사체를 쏘아 올리며 기술 독립의 꿈을 이뤄냈다.  아무 것도 모르는 시점부터 우주 발사체를 개발하는 누리호 성공까지 오는 과정에서 어떻게 보면 반드시 겪을 수 밖에 없었던 과정들이었다. 선진국들과 협력도 하면서 실패나 과정을 줄일 수도 있겠지만 그런 과정들이 어떻게 보면 쌓이고 쌓여서 실력이 돼서 우주 발사체를 개발할 수 있었다. 누리호가 가지는 의미는 우리가 우주선이든 위성이든 우주로 보낼 수 있는 능력을 갖게 됐다. 길게 크게 보자면 우리가 필요한 기술들을 우리 스스로 노력해서 얻어 냈고 이제 끝이 아니라 시작이다.

⑧ 나로호가 누리호 개발의 시작이었듯 누리호도 또 다른 시작, 더 넓고 더 먼 우주로 나가기 위해 새로운 엔진 개발을 시작했다. 바로 차세대 발사체 엔진이다. 대형 위성도 쏘아 올리고 달 착륙선도 보내기 위해 누리호 보다 고도화된 발사체를 개발하는 건데 핵심은 민간 주도로 이루어진다. 차세대 발사체 개발사업은 누리호의 후속 발사체를 개발하는 사업이다. 후속 발사체를 왜 만드냐고 생각할 수 있는데 지금 정부에서 생각하는 방향은 향후 2040년까지 국내의 위성수요, 발사수요를 가능하면 우리 발사체로 한 번 쏴보자는 개념이다. 차세대 발사체 개발사업은 누리호와는 다르게 체제종합 기업을 선정해서 민간기업들을 육성하는 방향으로 진행하고 있다. 누리호 다음 임무를 이어받은 민간기업, 한국항공 우주연구원과 계약을 체결해 누리호의 개발기술과 계획을 전수받고 있다. 회사는 2022년에 한국형 발사체의 고도화사업 체계종합 기업으로 선정이 되어서 누리호의 제작, 발사, 운영을 한국항공 우주연구원과 함께 2027년 6차 발사까지 함께 수행할 예정이다.

 누리호 보다 더 강한 외형과 강력한 엔진을 장착하게 될 차세대 발사체, 1단부는 100톤짜리 엔진 5개로 구성되고 누리호보다 3배 많은 추력과 탑재 용량을 갖게 된다. 차세대 발사체는 한국형 발사체에 대비해서 성능이 대폭 고도화된 발사체다. 200킬로미터 기준으로 해서 약 10톤의 위성 탑재물(탑재체)을 지구 궤도에 올릴 수 있는 성능을 보유하고 있다. 2032년까지 항우연(한국항공 우주연구원)과 함께 회사가 공동개발을 수행하고 세 차례의 비행시험을 통해서 차세대 발사체의 완전성까지 검증을 한다.  국가중심, 거대기업 중심에서 민간자본을 가지고 기업들이 수익을 창출해서 돌아가는 시장 중심의 우주개발 생태계를 우리가 소위 뉴 스페이스 라고 말한다. 세계적인 흐름이 이제는 우주를 통해서 돈을 벌 수 있다는 기대감이 크고 그리고 민간기업들의 기술력도 많이 높아지고 있고 투자도 않아지고 있다. 이런 변화에 우리나라도 같이 따라 가야겠다.

⑨ 국가 대신 민간기업이 우주개발을 이끄는 뉴스페이스 시대, 이 흐름을 주도하는 건 뜻밖에도 세계적인 억만장자들이다. 힘차게 날아오른 버진 갤럭틱의 우주 비행선, 억만 장자인 버진 그룹 회장, 리차드 브랜슨이 민간인 6명과 우주 여행에 나섰다.  고도 86킬로미터의 우주여행이었다. 그로부터 9일 후 아마존의 창업자 제트 베이조스도 일행들과 함께 자신이 만든 우주선에 몸을 실었다. 고도 100킬로미터 비행에 성공한 블루 오리진, 우주 여행 상품출시도 앞두고 있다. 테슬라의 CEO 일런 머스크도 민간인들만 태운 우주선 발사에 성공했다. 그런데 왜, 세계의 억만장자들은 천문학적인 비용을 감수하며 우주산업에 뛰어들까. 왜 지금 우주에 투자해야 하는가? 차세대 성장능력을 봤을 때는 향후 우주관광이라든지 자원개발 같은 것, 당분간은 近지구에서의 그런 활동이 중요하게 경제를 견인하는 우주산업의 역할이 될 것이다. 세계 최고의 우주기술력을 가진 나사, 국가 소유의 우주 발사장을 민간 우주기업에게 빌려주고 국제 우주정거장 사업에 대한 위탁계약도 맺었다. 바로 일런 머스크의 스페이스X 다.

 나사를 위한 우주정거장 서비스를 제공하고 우주정거장을 통한 화물운송으로 현금 흐름을 창출할 것으로 기대한다. 궁극적으로 이것은 거대한 민간협력이다.  나사의 적극적인 지원을 받고 있는 스페이스X, 놀라운 우주기술들을 개발해 뉴 스페이스를 이끌고 있다. 한 번 발사되면 천문학적인 비용이 사라지는 로켓, 그런데 발사한 로켓을 다시 회수하는 재사용 기술을 세계 최초로 개발하였다. 발사비용을 획기적으로 줄인 혁신이었다.  나사는 적극적으로 더 이상 지구 近處에서의 우주개발은 안 하겠다고 선언했다. 우리는 달과, 그 이상의 심우주는 정부가 투자를 하고 개발에 참여하지만 지구 표면에서부터 1000킬로미터 정도까지 低궤도 영역은 민간 사업자가 다 하라는 게 뉴 스페이스다. 그 뉴 스페이스의 첫 번째 주자가 스페이스X고 스페이스X는 나사에서 돈을 받아 가지고 발사체 기술을 혁신적인 기술로 바꿨다. 그래서 로켓 발사 비용을 거의 10분의 1에서 100분의 1까지 줄이는 대단한 성과를 이뤘다.

⑩ 뉴스페이스를 맞아 달라지는 우주산업, 국내 발사체 시장도 달라지고 있다. 지구 반대편에 자리한 브라질 알칸타라 우주센터, 익숙한 글씨가 눈에 들어온다. 국내 민간기업이 독자 개발한 우주 발사체, 한빛 티엘비다. 23년 3월, 1단 발사체가 흰 연기와 불꽃을 내뿜으며 브라질 상공을 힘차게 솟아 오른다. 비행시간은 총 4분 33초, 시장의 가능성만 보고 뛰어든 5년의 노력이 보상받는 순간이었다. 뉴스페이스 시장을 보면 지난 10년 대비 향후 10년이 거의 3배에 육박하는 소형 위성의 발사수요가 있다. 그렇다 보니 발사체는 부족한 상황에서 위성 수요만 많다 보니 국제적인 경쟁력을 갖추면 작은 회사들도 전 세계 시장에 진입할 수 있겠다는 판단이다.  대형 발사체는 한 번에 수십 개의 위성을 싣고 가지만 발사여건이 충족되기 까지 오랜 기간이 소요된다. 반면, 소형 발사체는 원하는 시기에 저렴한 비용으로 위성을 운반할 수 있다. 최초로 발사된 전체 위성 가운데 무려 94%가 소형 위성, 소형위성 발사건수도 2030년 까지 5배 가까이 늘어날 전망이다. 이런 소형위성 시장의 가능성을 보고 개발한 소형 발사체, 액체와 고체 연료를 함께 쓰는 하이브리드 로켓도 독자 개발했다. 하이브리드는 고체 로켓과 액체 로켓의 특장점을 융합한 로켓이다. 고체상태인 연료와 액체상태인 산화제를 사용함으로써 비교적 구조가 단순하여 빠른 기간 안에 제작이 가능하다. 또 액체 로켓의 장점인 출력조절이 가능하다는 이점도 있다.  50킬로그램급 위성을 배달할 2단 발사체를 개발 중이다. 브라질 시험 발사가 성공한 후 러브콜도 쏟아지고 있다.

 3월에 발사를 성공하고 돌아와서 채 한 달도 안되는 시기부터 국내 수십군데의 위성 기업으로부터 발사계약을 의뢰받았다. 실질적으로 몇 군데 기업과는 발사계약 체결완료 했다. 최근까지도 약 50여 군데의 기업과 발사계약 협상을 하고 있다.  최근엔 하이브리드 로켓 엔진을 이용해 또 다른 기술개발에도 도전 중이다. 지상 6미터 높이까지 치솟은 발사체, 천천히 속도를 줄이더니 안정적으로 착륙하였다. 로켓 재사용 기술의 첫 단계 수직 이착륙에 성공하였다.  발사체 재사용을 하게 되면 똑 같은 제품을 다시 만들지 않고 최소한의 유지관리를 거쳐서 다시 쓸 수가 있기 때문에 그게 결국은 가격 경쟁력으로 이어지게 된다. 그래서 엔진을 개발하는 단계에서 계속 발사체 재사용 기술을 염두에 두고 모든 설계에 재사용 기술을 반영했다.

⑪ 2025년 비행 성능검증을 마무리 할 계획, 기술이 입증되면 세계 발사체 시장에서 가격 경쟁력으로 승부를 띄워볼 생각이다.  기술력은 충분하다고 보이는데 결국은 우주산업에서 중요한 신뢰도 한 번의 실수가 조 단위의 개발비가 투입된 발사체의 미션실패로 이어질 수 있기에 신뢰도 확보를 해야 하는데 그걸 위해서는 정부 주도로 공공수요의 위성들이 어느 정도 확보되어서 민간기업의 실제 운용 사례를 점차 늘려서 세계적으로 경쟁력을 갖추는 게 중요하다. 

⑪ 인공위성 분야에서도 새로운 도전이 이어지고 있다. 누리호 1,2차 발사는 성능을 검증하기 위한 시험비행인 반면 3차 발사는 실용위성 8개를 우주에 실어 나르는 상업 발사, 그 가운데는 소형위성들도 실려 있다. 하늘과 우주를 연구하는 한국천문 연구원, 민관연 합동기술로 개발한 소형 위성을 누리호에 실었다. 작지만 높이 멀리 나는 도요새의 이름을 붙힌 도요샛이다.  도요샛에서 수신한 관측 데이터를 숫자로 표현을 하는 공간이다. 도요샛의 위치를 여기서 모니터링 하고 한국 상공에 와서 교신했을 때 관제를 한다.  1톤이 넘는 대형 위성에 비하면 아담한 크기,  도요샛의 실제 사이즈는 높이가 30센치미터 폭이 20센치미터 이쪽은 10센치미터 정도 되는 굉장히 작은 위성이다. 우주 날씨 관측을 위해 국내에서 처음으로 개발한 위성이다.  수집하는 많은 데이터를 외국의 위성 자료에 의존하고 있다. 독자적인 연구를 위해서는 우리의 위성 데이터가 필요하다. 그런데 처음부터 수천 억 되는 예산을 확보해서 대형 위성을 발사할 수 없는 노릇이기 때문에 큐브 위성이라고 하는 작은 위성으로 가자 이렇게 결론을 내리고 도요샛 프로젝트를 시작하게 됐다.

대신 우리는 위성 한 대로 하지 말고 위성 네 대로 가자  위성 4대가 편대 비행으로 거리를 제어하며 지구궤도를 도는 데 종대비행으로는 시간적 변화, 횡대비행으로는 넓은 지역을 관측할 수 있다.  똑 같은 지역을 다른 시간대에 통과를 하게 되면, 우리가 거리에서의 시간적인 변화를 알 수가 있다. 그리고 위성이 한 대상을 서로 다른 위치에서 동시에 통과하지만 다른 지역을 통과하면 역시 어떤 공간적인 분포라든지 그런 것들을 보다 잘 이해할 수 있다. 그래서 편대비행을 하게 되면 우주 환경에 대한 시간적 혹은 공간적인 변화를 보다 잘 이해할 수 있다는 장점이 있다.  소형 위성으로 편대 비행 임무를 수행하는 건 도요샛이 세계 최초, 하마터면 이 임무를 외국에 뺏길뻔 했다. 원래 도요샛은 러시아 발사체로 발사를 계획하고 있었다. 그렇지만 러시아-우크라이나 전쟁 때문에 러시아로 운송할 수 없었고 그래서 많은 고민을 했는데 뜻하지 않게 누리호로 발사할 기회가 생겨서 개발자들은 기뻐할 수 밖에 없었다.

⑫ 다행히 도요샛이 누리호에 실리면서 해외 발사체를 이용할 때 드는 엄청난 시간과 비용도 크게 절약할 수 있었다.  이제 초소형 위성은 뉴스페이스 시대에 핵심요소다. 누리호 3차 발사에 초소형 위성을 탑재한 또 다른 업체, 우주 방사능을 측정하고 위성회로 오류를 분석하는 초소형 위성을 탑재했다.  우주에서는 극단적으로 영하 100도에서 영상 100도까지 그리고 인간이 살고 있는 대기권 안에서는 겪을 수 없는 우주 방사능 환경이 있다. 발사체가 가혹한 우주 온도 환경에서 견디고 다시 회복하는 기능을 우주에서 실증하는 것이 위성의 임무였다. 크기는 작아도 우주에서 검증하고 싶은 기술은 도전적이고 원대한 초소형 위성, 누리호에 실린 초소형 위성들 가운데 가장 먼저 양방향 교신에 성공하며 기술력도 입증했다.  위성은 로켓 발사하고 분리 이후에 첫 궤도상에서 수신이 되느냐 안 되느냐가 거의 99% 성패의 기준점이 된다. 첫 궤도에서의 교신을 애타게 기다렸다. 이번에 누리호에서는 큐브 위성 중에서는 최초로 교신을 했다.  전자파를 실험하는 특수장치에 크린용까지 만들며 인공위성 개발에 전력 중인 남명용 대표, 초소형 영상도 레이더도 개발하고 있다.

 경제성을 추구하는 뉴 스페이스 시대에서 회사는 150킬로그램급 초소형 SAR 인공위성을 개발하였다. 크기와 가격은 기존 인공위성의 10분의 1 이지만 성능은 0.3미리 해상도의 영상을 취득할 수 있는 최고 수준의 성능을 갖는 인공위성이다. 이 인공위성으로부터 항공시험을 통해 영상 취득에 성공 했다. 최근에는 비행용 FM을 제작하고 있다.  이 화면은 루미르X 라는 SAR 위성의 형상이다. SAR라는 것은 합성 레이다. 광학하고는 달리 전천후로 지표면에 대한 데이터를 획득할 수가 있고 그렇기 때문에 감시정찰이나 각종 과학적인 분야에 많이 활용될 수 있는 매우 중요한 센서다. SAR 위성은 고해상도 위성 데이터로 표지피복 지도를 만들거나 도시변화를 모니터링 하는 등 실생활 활용에도 유용한 기술이다. 여러 대를 활용하면 전세계를 전천후로 관측하며 위성 데이터를 수집할 수 있다. 초소형 위성제작 스타트업체인 또 다른 업체, 대학원 시절 인공위성을 좋아했던 친구들이 뭉쳐 만든 스타트업이다.  회사가 주로 만드는 위성이 16U 크기라고 해서 전자 레인지 정도만 한 위성이다. 25킬로그램 급 위성이다. 우주 왕복선 시대만 하더라도 1킬로그램을 우주로 올리는데 100억 정도 들었다. 스페이스X가 발사체 재사용에 성공하면서 위성발사 비용이 많이 낮아졌기 때문에 지금은 1킬로그램을 우주로 올리는데 3천만 원에서 5천만 원 정도, 발사비용이 더 낮아지고 있다.  점점 더 우주로 가는 문턱이 많이 낮아지고 있다.

⑬ 24킬로그램의 초소형 위성, 1.5미터 물체도 식별하는 카메라가 탑재되어 있다. 23년 11월, 스페이스X의 팰컨9에 실려 우주로 향했다. 무사히 하늘로 올라간 초소형 위성, 궤도진입 10분만에 쌍방향 통신 성공했다. 지금도 지구 곳곳을 돌며 수집한 정보를 보내고 있다. 직사각형으로 튀어나온 부산항을 비롯해, 세계 주요 도시를 촬영해 위성으로 전송하고 있다.  지금 우측 상단이 실제로 위성이 지나가고 있는 궤도상에서의 위치를 표현한 것이다. 저 위성이 지금 북극을 지나고 있는 것을 볼 수 있다. 보내는 명령은 사진을 어느 지역을 언제 찍을 지에 대한 명령을 보낼 수 있다. 특별히 받아보고 싶은 위성의 상태정보가 있다면 그 정보를 요청해서 받아볼 수도 있다.  이 업체는 초소형 위성의 제작뿐만 아니라 세계 최초로 위성 설계부터 제작, 발사와 운영까지 하는 위성 토탈서비스를 제공하고 있다. 위성영상의 빅데이터와 인공지능을 접목해 산불피해 지역을 분석하거나 난민 지역의 밀집도 변화까지 분석하는 기술을 개발했다.

 글로벌 시장에서 경쟁력이 있으려면 일단은 위성을 통해서 로우 데이터를 취득을 할 수 있어야 한다. 그리고 그걸 다시 최종 사용자에게 활용할 수 있겠끔 가공하는 것부터 시작을 해서 거기서 딥러닝이나 AI기술을 가지고 분석하는 것까지 서비스를 할 수 있어야 전체적인 과정상에서의 비효율을 최대한 줄이고 원가를 절감하면서 가격 경쟁력하고 고객에 맞는 최대한 최적화된 서비스를 할 수 있다.  제작 비용도 낮고 대량생산이 가능한 점이 초소형 위성의 장점, 제작기간도 하루면 충분하다. 맞춤 제작도 가능하다. 최근엔 부산시의 요청으로 해상 미세먼지를 관측하는 초소형 위성도 개발해 냈다. 반도체라든가 전장품들의 고도화와 동시에 가격이 저렴해지고 있다. 그런 것들을 초소형 위성에 다가 적용을 함으로서 위성의 단가를 많이 낮출 수 있고 그렇기에 각 지자체들이 필요로 하는 목적이 있다면 이러한 초소형 위성을 활용할 수 있는 시대가 왔다.  5년 안에 초소형 위성 100기를 군집 운영해 실시간 지구관측 서비스를 제공할 계획이다.

⑭ 지금 위성지구 관측 시장이 점점 더 시의성이 높은 데이터를 요구하고 있다. 위성이 중요한 게 위성의 개수가 많아져야 실시간에 가깝게 서비스를 할 수가 있다. 그렇게 하려면 기존의 큰 대형 위성위주의 위성이 아닌 초소형 위성 위주가 대량 생산에 최적화돼 있기에 성능을 만족시키면서도 위성을 많이 만들 수 있어서 군집단위의 위성 운용이 가능한 시스템이기 때문에 요새 각광을 많이 받고 있다. 스페이스X는 글로벌 인터넷 통신 서비스인 스타링크를 개발하고 있다. 이미 초소형 위성 수천 개를 저궤도에 띄웠다. 2030년까지 4만 2천 개의 군집 위성을 순차적으로 띄워 전세계 초고속 인터넷망을 촘촘하게 구축한다는 계획이다. 발사되는 소형위성 대부분도 군집위성으로 운영되고 있다. 초소형 위성 서비스 시장도 2027년 11조4천 억 원 규모로 급부상하고 있다.

1000킬로미터 미만의 저궤도 영역은 지구를 관측하기에 굉장히 좋다 성공한 5% 정도의 뉴 스타트업들은 아마 지구 저궤도 영역에 새로운 사업을 하는데 많은 돈을 벌 수 있을 거라고 예측을 하고 있다 개척 영역으로 다가서는 저궤도 영역을 우리 국익을 반영할 수 있는 능력을 확보하지 않으면 대한민국은 더 이상 발전하기가 어렵다는 게 우리나라가 지금 우주개발에 몰입하는 궁극적 목표다.  더 경제적이고 효율적인 우주개발이 가능해진 뉴스페이스 시대, 우주산업은 점차 넓어지고 선진국들의 경쟁도 치열해지고 있다. 그러나 뒤늦게 출발한 우리나라, 민관 협력을 통한 경쟁력 확보가 시급한 이유다 뉴 스페이스 시대를 맞아 새롭게 출범하는 한국판 나사,  우주 항공청, 장기적인 우주항공정책 수립과 국제협력을 통한 우주산업 발전 등 맡은 일도 해야 할 일도 막중하다. 우주 항공청 개청은 단순한 정부조직의 신설이 아닌 대한민국의 미래를 열어가고자 하는 이번 정부의 담대한 도전이다. 궁극적인 우주 산업을 우리가 국가 주력 산업으로 하기 위해서는 결국에는 수출산업으로 갈 수 밖에는 없다. 위성영상을 해외로 판매를 하기도 하고 발사 시장도 적도 근처에 해외 발사장을 건설해서 한다거나 AI를 이용한 위성영상이나 데이터들을 가공해서 새로운 부가가치들을 만드는 일, 우주산업에서의 밸류 체인에 진입하는 전략들이 필요할 거다.

⑮ 우주항공청이 적극적으로 해외기관과 협력하고 탐사협조를 하든지 국제협력을 주도하든지 외교적인, 산업적인 측면에서의 문제, 새로운 수요를 만들어줘야 된다. 그런 수요가 없다면 결국 우리나라에서 만든 발사체 위성을 쓸 데가 없어서 도태될 가능성이 높으니까 우주항공청은 그런 일을 적극적으로 해줘야 된다.  우리 손으로 개발한 발사체에 우리 위성을 실어서 쏘아 올리겠다는 꿈을 이뤄낸 개척자들, 정해진 길도 지름 길도 없었다. 그저 수많은 실패의 경험들을 쌓아 올리며 이뤄낸 결과였다 개척의 시간은 아직 끝나지 않았다. 다시 더 높이 더 멀리 더 깊이 나아갈 시간, 저기 우주가 우리를 부르고 있다. 끝.