美 달탐사선에 관심 커지는 '우주전진기지'···차세대발사체로 달 간다

[이데일리 강민구 기자] 최근 달 탐사가 다시 주목받고 있다. 지난달 말 미국 기업 인튜이티브 머신스가 제작한 달 착륙선이 달 표면에 착륙했고, 중국이 2030년에 유인탐사선을 달에 착륙시키겠다는 청사진을 제시하면서 관심이 쏠리는 모습이다.

미국과 유럽, 일본, 중국 등이 달로 향하는 가운데 우리나라도 달로 간다. 윤석열 대통령은 재작년 11월 ‘우주경제 로드맵’ 발표에서 우주항공청 개청과 함께 2032년 달 착륙, 2045년 화성 탐사 목표를 제시한 바 있다. 지난해부터 국산 로켓 누리호의 뒤를 이을 차세대 발사체 개발사업도 시작됐다. 10년 동안 총 2조원을 투입해 달로 성능검증선, 연착륙검증선, 착륙선을 잇달아 보낼 계획이다.

특히 ‘한국판 스페이스X’라고 할 수 있는 차세대 발사체 개발사업에 참여할 기업도 이달 중 확정된다. 앞으로 사업이 성공적으로 추진돼 민간 기업 주도 우주 생태계가 구축되고, 우리 손으로 만든 인공위성을 우리 힘으로 달로 보낼 수 있게 될지 관심이다.

아르테미스 기지 개념도.(자료=미국항공우주국)

달까지 위성 보낼 로켓 기대

전 세계적으로도 달은 우주 전진기지로 주목받고 있다. 구소련과 미국의 냉전시대에 우주개발 기술력과 군사력을 강조하기 위한 수단이었다면 이제는 화성을 비롯한 더 먼 우주로 가기 위한 발판이자 우주기술 검증, 달 자원 채굴 등을 목적으로 재조명 받고 있다. 실제 미국, 유럽, 중국, 일본, 인도 등이 잇달아 달 탐사선을 쏘아 올리는 등 경쟁이 치열하다. 미 항공우주국(NASA)은 지구 저궤도에 민간탑재체수송서비스(CLPS)를 통해 달에 화물을 보낼 계획이다. 달에 유인우주선을 보내기 위한 시도도 이어지고 있다.

그런 가운데 차세대 발사체 사업에 관심이 집중되는 이유는 점차 커지는 우리나라 인공위성 수요를 충족시킬 운송수단으로 활용될 수 있기 때문이다. 누리호가 한국항공우주연구원이 주도해 개발한 것과 달리 차세대 발사체는 설계부터 제작, 발사까지 전 과정을 체계종합기업이 주도한다는 점에서 차이가 있다. 우리나라도 민간 우주경제시대를 준비하기 위해 기업을 육성하겠다는 뜻이다.

체계종합기업은 한화에어로스페이스 선정이 유력하다. 한국항공우주연구원, 조달청 등에 따르면 한화에어로스페이스(012450)와 한국항공우주(047810)의 2파전이 될 것이라는 예상과 달리 지난달 28일 조달청이 진행한 사업 공고에 한화가 단독 입찰했다. 조달청이 재공고를 하겠다고 밝혔지만, 사실상 한화가 입찰해 체계종합기업으로 선정될 가능성이 크다.

한국항공우주연구원은 이미 작년부터 차세대발사체연구소를 중심으로 250여명의 인력을 투입해 차세대 발사체 엔진 선행 연구와 설계를 해왔다. 체계종합기업 선정과정에서 외부 절차를 통해 선정하기 위해 조달청을 통한 중앙조달 방식을 이용하는 과정에서 일정이 다소 늦어졌지만 계획된 일정에는 차질이 없다는 입장이다.

박창수 항우연 발사체연구소 차세대발사체사업단장은 “항우연 내부에서 로켓 개발 방향성을 찾는 과정을 거쳤고, ‘시스템요구조건검토회의(SRR)’를 지난해 12월에 한 뒤 현재 내부 시뮬레이션을 통해 여러 가능성을 검토하고 있다”며 “내달 체계종합기업이 선정되면 해당 기업과 논의하면서 앞으로 함께할 기업 ‘라인업’을 만든 뒤 엔진 등 구성품 개발을 본격적으로 시작할 계획”이라고 설명했다.

엔진 등 자체개발 의미…리스크 크다는 지적도

차세대 발사체는 새로운 로켓이라는 점에서 엔진 개발부터 기업 참여까지 순탄치 않은 과정이 예상된다. 차세대발사체는 2단형 로켓으로 3단형 로켓인 누리호와 차이가 있다. 그러면서 누리호보다 약 3배 강력한 로켓이다. 연구진에 따르면 나로호와 누리호가 러시아의 기술을 바탕으로 했다면, 차세대 발사체는 그동안의 경험에 스페이스X 등 외국 사례를 결합했다고 볼 수 있다. 3D 프린팅과 같은 신기술 도입도 검토하는 단계다. 또 액체산소를 더 낮은 온도에서 냉각시키는 등 방식에도 차이를 줄 계획이다.

박창수 단장은 “누리호가 엔진 구성품들을 시험할 수 있었던 것과 달리 차세대 발사체에 적용되는 다단연소사이클엔진은 구성품을 시험할 수 없고 개발하기도 어렵다”면서 “새로운 방식의 용접기술을 적용하고, 복합재료를 이용해 로켓을 가볍게 만들기 위한 방안을 찾고 있다”고 설명했다.

일각에서는 차세대 발사체의 실효성을 지적하는 이들도 있다. 나로호 실패 과정이 있었고, 누리호도 미완의 성공을 거둔 이후 성공했을 정도로 위험부담이 크다. 업계 한 관계자는 “KAI가 포기한 이유가 가격 경쟁력과 위험부담 때문인 것으로 알고 있다”고 설명했다.

김승조 서울대 항공우주공학과 명예교수는 최근 국회의원회관에서 열린 한 포럼에서 “한국 발사체에만 이미 2조원 이상 썼는데 세계 시장을 바라보고 안되면 과감하게 포기하는 부분도 필요하다”며 “누리호는 국민이 좋아했다면 차세대 발사체는 왜 해야 하는지 의문이 드는 것은 사실”이라고 지적했다.

과기정통부와 항우연은 이 같은 지적에도 최근 발사체 시장의 동향과 자동차 산업의 사례를 들어 국산 발사체 개발이 필요하다고 보고 있다. 러시아의 우크라이나 침공에 따라 3분의 1 가량 수요를 담당했던 러시아 로켓 사용을 못하게 됐고, 유럽과 일본의 발사체가 발사에 실패했거나 가격 부담이 커져 스페이스X가 시장을 사실상 독점했다는 것이다. 따라서 차세대 발사체가 우리나라의 위성 수요를 감당하는 한편 달 탐사와 화성 탐사 같은 국가적 임무를 이뤄내는 데 기여할 수 있다고 보고 있다.

박창수 단장은 “차세대 발사체로 달에 위성을 문제없이 보내는 게 목표”라며 “달로 먼저 향한 뒤 차세대 발사체를 개량해 화성으로 가야 한다”고 말했다. 그는 “발사체가 있는 나라와 없는 나라는 경쟁력이 다르다”며 “차세대 발사체가 10년 뒤 우리 힘으로 달과 화성을 가기 위한 발사체의 역할을 하도록 노력하겠다”고 부연했다.