[항우연]2020년 달 탐사, 우주강국의 꿈 현실로 만들다

우주개발 중장기계획 '시동'… 관련산업 활성화 중대 시기 성공땐 1.5t급 인공위성 지구 저궤도 올려놓을 기술 확보…착륙선·로봇 개발계획구체화

●[과학의날 특집]미래를 여는 창조경제 우리가 주역-한국항공우주연구원

▲ 2020년 달 궤도선과 착륙선 발사를 목표로 한국형 달 탐사 프로젝트가 본궤도에 올랐다.

한국항공우주연구원(원장 김승조)은 '하늘과 우주를 향한 대한민국의 꿈과 새로운 가치의 실현'이라는 '2040 비전'아래 미래 선도 항공기술 개발과 신개념 항공교통 시스템 구축, 우주수송 시스템의 확충, 지구궤도 우주영역 확장, 우주탐사 실현 등을 통해 창조경제 생태계 조성에 박차를 가하고 있다. 무한한 세계에 대한 우리나라의 미래를 키워간다는 점에서 한국항공우주연구원은 창조경제의 전제 조건인 '무한한 상상력'을 새로운 가치로 국민들에게 선보이고 있다

나로호 발사 성공 이후 한국항공우주연구원은 순수 국내 기술로 만든 첫 우주로켓이 될 한국형발사체(KSLV-Ⅱ) 발사 시점을 오는 2020년으로 결정했다. 같은 해 한국형발사체를 이용한 달 탐사선도 발사될 계획이다. 한국형발사체와 달 탐사 프로젝트를 기반으로 국내 우주산업 활성화의 중심에 한국항공우주연구원이 있다.

▲한국형발사체=올해 우주개발 중장기계획이 시동을 건다. 한국형발사체는 나로호 보다 수송능력이 커서 1.5t급 인공위성을 지구 저궤도에 올려 놓을 수 있는 로켓이다. 나로호 개발 과정에서 이미 한국형발사체에 필요한 75t급 액체엔진의 설계와 주요 부품은 이미 거의 제작된 상태로 이르면 올상반기부터 단계적으로 부품에 대한 시험이 시작된다.

일단 핵심 부품이 시험에 착수 하게 되면 한국형발사체 개발에 속도가 붙게 된다. 2017년까지 75t급 액체엔진 1기로 구성된 로켓를 시험발사 하고, 2020년까지 75t 엔진 4기를 묶은 1단과, 75t급 엔진 1기가 주축이 된 2단에 7t급 액체엔진 로켓을 얹어 3단형 한국형발사체를 개발할 계획이다.
이 로켓으로 1.5t급 인공위성을 고도 600~700㎞의 지구 저궤도에 투입할 수 있는 능력을 확보하게 되고, 로켓 일부를 바꾸어서 달 탐사까지 수행하게 된다.

한국형발사체의 주력 엔진은 75t급 액체엔진이다. 대형엔진에 비해 상대적으로 개발이 쉽고 향후 양산을 고려해 경제성과 효율성을 만족시킬 수 있는 가능성이 높은 것으로 평가된다.

그러나 아직까지 국내에 이런 엔진을 시험할 수 있는 시험시설이 없어서 나로호 개발 과정에서는 75t급 엔진의 설계나 해석적인 연구에 치중하거나 압력을 축소해 시험할 수밖에 없는 어려움이 있었다.

한국형발사체를 개발하면서 발사체 개발을 위한 필수적인 인프라 시설을 모두 국내에 마련하게 된다. 현재 로켓개발을 위한 추진기관 시험설비가 나로우주센터와 대전 항우연에 들어서고 있다. 개발 과정 상 가장 먼저 시험이 시작되어야 할 시설은 완공을 앞두고 있고, 나머지 시설은 2015년까지 단계적으로 설비를 마친다.

특히 이 설비들은 한번 구축되면 30~40년 가량 활용되기 때문에 현재 개발 중인 75t급 및 7t급 엔진의 성능개량이나 향후 추진될 신형 엔진 개발을 위한 시험도 모두 가능하도록 설계되어서 앞으로 우리나라 로켓 개발의 필수적인 인프라가 될 것이다. 한국형발사체는 2020년 1.5t급 위성을 지구 저궤도에 올리는 것을 시작으로 달탐사선의 발사체로도 사용될 예정이며, 신뢰도를 높여 상용 발사체로의 성공까지를 목표로 하고 있다.

▲한국형 달탐사 프로젝트=달탐사 사업은 박근혜 정부의 국정과제로 추진되면서 본 궤도에 올랐다. 당초 우리나라의 달 탐사는 국가 우주개발계획상 2023년과 2025년에 수행하는 것으로 막연한 계획이 있었으나, 현 정부 출범 후 본격적으로 추진되고 있다. 항우연은 지난 3년여 간의 자체 연구 결과와 국제협력이 더해지면 남은 7년 동안 충분히 가능하다고 보고 있다.

달탐사 사업은 올해 경제성 예비타당성 조사를 통과하면 2020년 달 궤도선과 달 착륙선 발사를 목표로 본격적인 달탐사 연구개발에 착수하게 된다.

달 탐사 프로젝트는 국내 정부출연연구원들이 보유한 다양한 분야의 전문기술과 국제 협력을 통해서 필요한 기술을 확보하는 방향으로 진행할 계획이다.

달 착륙선이나 궤도선, 그리고 우주탐사장비와 탐사로봇은 사업 참여의사를 밝힌 15개 정부출연 연구기관과 대학의 협력을 통해 개발이 가능하다. 이미 올해부터 15개 출연연은 자체 과제로 관련 예비연구를 수행 중이다. 특히 달 탐사선의 설계와 개발은 인공위성의 연장선이고, 우리나라가 충분한 위성개발 경험을 가지고 있는 만큼 크게 어렵지는 않다고 본다. 그러나 20년의 인공위성 기술을 갖고 있더라도 예상치 못한 돌발 변수들을 해결하기 위해서 NASA 산하 연구소들과 협력을 추진 중이다.

달 탐사 프로젝트는 장기적으로는 심우주 탐사를 위한 첫 번째 도전 과제이면서, 단기적으로는 한국형발사체의 신뢰성 검증을 통해 상업적 활용 가능성을 높이는 계기가 될 것이다. 달 탐사는 한국형발사체로 발사되는데, 항우연은 현재 개발 중인 3단형 한국형발사체에 고체부스터를 장착한 4단형 발사체로 개조해 활용할 계획이다. 이 계획이 성공하면 세계 시장에서 우리나라의 발사체는 물론 우주기술에 대한 전반적인 신뢰성을 높여 그동안 남의 밥상이라고만 생각했던 위성발사 시장 등에 뛰어 들어 국가의 새로운 성장동력을 창출하는 계기를 만들 수 있다는 큰 의미를 갖게 된다.

또한 달탐사선은 위성기술과 상당부분 기술을 공유하면서도 다른 기술도 필요해 달탐사에 성공하게 되면 이미 세계적 수준에 올라 있는 우리 위성 기술을 한단계 업그레이드 할 수 있는 계기가 될 수도 있다.

배문숙 기자