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UAE도 화성 탐사하는 우주탐사 시대...한국 우주기술 경쟁력은

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UAE도 화성 탐사하는 우주탐사 시대...한국 우주기술 경쟁력은

2021.04.27 00:00
UAE 엔지니어들이 화성 탐사선 알 아말을 점검하고 있다. 에미리트화성미션 제공
UAE 엔지니어들이 화성 탐사선 알 아말을 점검하고 있다. 에미리트화성미션 제공

지난 2월 9일 아랍 강소국 아랍에미리트(UAE)의 화성 탐사선 ‘아말’이 화성 궤도에 안착했다. 우주개발에서 한국보다 후발주자인 UAE는 건국 50년이 되는 2021년 2월 탐사선 아말을 화성 궤도에 진입시키는 계획을 현실화했다. UAE의 우주개발 목표는 최첨단 과학기술이 집약되는 우주개발을 통해 과학기술 역량을 확보해 산유국 중심의 경제 구조를 과학기술 중심으로 전환한다는 청사진이다. 


우주강국인 미국과 러시아, 중국, 유럽연합(EU)의 눈높이는 유인 우주 탐사에 맞춰져 있다. 미국은 2024년 유인 달 착륙을 위한 ‘아르테미스’ 미션과 2033년경 유인 화성 탐사를 노린다. 지난 2월 10일 화성 탐사선 ‘톈원 1호’를 화성 궤도에 진입시킨 중국은 유인 달 탐사는 물론 유인 우주 정거장과 달 과학기지 구축을 위해 러시아와 손잡았다. 지난해 말 소행성에서 시료를 채취해 지구로 귀환시킨 일본과 2035년까지 화성 탐사 계획을 내놓은 유럽연합(EU), 올해 달 착륙선을 발사하는 인도도 빼놓을 수 없다.


민간 우주기업들의 움직임도 예사롭지 않다. 일론 머스크가 설립한 민간 우주기업 스페이스X를 비롯해 제프 베이조스의 블루오리진, 영국의 버진갤럭틱, 미국 로켓랩 등 민간기업들도 위성발사, 우주관광, 재활용로켓은 물론 달·화성 탐사 목표까지 제시하고 있다. 전통 우주 강호들은 물론 신흥국, 민간기업까지 가세한 우주개발 경쟁이 더욱 치열해지고 있다.

 

동아일보DB
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● 한국 우주기술 경쟁력 미국의 60% 수준


한국도 올해 10월 독자 개발한 한국형 발사체 ‘누리호’ 발사, 2022년 달 궤도선 발사 등 굵직한 미션을 앞두고 있다. 지난 3월에는 공장에서 찍어낼 수 있는 양산형 인공위성 ‘차세대 중형위성’ 발사에 성공하고 민간 위성 개발 시대를 열었다. 2029년 지구와 가장 가까워지는 소행성 ‘아포피스’ 탐사 계획과 2030년 달 착륙선 발사 등도 제시됐다. 


그러나 우주개발 후발주자인 한국의 우주기술 경쟁력은 갈 길이 멀다. 지난 3월 11일 과학기술정보통신부가 공개한 한국과학기술기획평가원(KISTEP) ‘2020년 기술수준평가' 보고서에 따르면 한국의 우주발사체 개발 및 운용 기술 수준은 미국의 기술수준을 100%로 했을 때 60%에 불과하며 기술격차는 18년이다. 중국(85%), 일본(85%), 유럽연합(EU, 92%) 등 주요국과 비교해도 거리가 멀다. 보고서는 “아직 개발중인 한국형 발사체의 발사 성공 전까지는 발사체의 신뢰 확보가 어렵다”며 “최근 괄목할 만한 발전을 이뤘지만 선도 그룹의 빠른 성장에 의해 격차는 더 벌어지고 있다”고 평가했다. 


우주물체 관측 및 우주 방사선, 위성 통신 장애 등 우주환경 관측·감시·분석 기술에서도 한국의 기술수준은 미국의 55.5%에 불과하다. 미국과의 기술 격차는 10년이다. 중국이 75%, 일본이 79%, EU가 87.5%다. 달·소행성·화성 등 우주 탐사를 위한 우주 비행체 설계·제작, 운영 기술, 관측위성을 이용한 기상·환경·해양·국가안전·항법·통신 등에 활용하는 위성 제작·활용 기술을 망라한 우주탐사 및 활용 기술에서도 한국의 기술수준은 미국에 비해 56% 수준이며 기술격차는 15년이다. 


우주개발 관련 예산과 인력 규모에서도 주요국들에 비해 현저히 뒤처진다. 가장 최근인 2018년 수립된 ‘제3차 우주개발진흥 기본계획’에 따르면 정부의 연구개발(R&D) 예산 총액 대비 우주개발 예산은 1.5~3.5% 수준이다. 연도별 예산 차이는 있지만 국내 우주개발 R&D 투자는 미국의 2%, 일본의 20% 수준이고 인도의 60%에 그친다. 국가별 국내총생산(GDP) 대비 우주개발 투자 비율도 미국 0.239%, 러시아 0.122%, 일본 0.062%, 인도 0.049%, 한국 0.046%다. 우주개발 기관 인력도 2018년 기준 미국 항공우주국(NASA) 1만7373명, 유럽우주국(ESA) 2342명, 일본 우주항공연구개발기구(JAXA) 등에 비해 턱없이 부족한 964명 수준이다.


우주개발에 대한 투자 규모나 우주개발 R&D 추진 기간 등을 감안할 때 주요 강국들과의 비교가 어렵다는 지적도 나온다. 안재명 KAIST 항공우주공학과 교수는 “예산 규모나 투자 규모가 더 늘어나야 우주기술 경쟁력을 끌어올릴 수 있다는 것은 당연한 이치”라며 “다만 UAE 같은 경우 비교적 빠른 시간에 뚜렷한 목적의식을 갖고 노력한 결과 화성 탐사선을 보낼 정도의 기술을 갖춘 만큼 내년 예정된 달 궤도선을 시작으로 우주 분야에 투자할 가치가 있다는 사실을 직접 보여줄 필요가 있다”고 말했다. 


● 누리호·달궤도선 성공 이어 위성 부품 국산화·소행성 탐사 추진해야

문재인 대통령이 25일 오후 전남 고흥군 나로우주센터에서 누리호 1단 종합연소시험을 참관한 뒤 박수치고 있다. 고흥=연합뉴스 제공
문재인 대통령이 25일 오후 전남 고흥군 나로우주센터에서 누리호 1단 종합연소시험을 참관한 뒤 박수치고 있다. 고흥=연합뉴스 제공

그동안 한국 우주개발은 크게 두 개의 축으로 추진됐다. 독자 우주 발사체를 확보하기 위한 한국형 발사체 ‘누리호’ 개발과 위성 개발이다. 누리호는 지난 3월 25일 75t급 액체엔진 4기를 묶은 300t급 누리호 1단 엔진 최종 시험에 성공하고 오는 10월 첫 발사를 앞두고 있다. 한국은 누리호 개발을 위해 2010년부터 1조9572억원을 투입했다. 누리호는 길이 47.2m, 무게 200t으로 1단 엔진을 비롯해 75t 액체엔진 1기로 구성된 2단 엔진과 7t 액체엔진 1기로 구성된 3단 엔진이 장착된 3단형 로켓이다.


독자 기술로 개발한 첫 우주 발사체인 만큼 누리호의 발사 성공 여부는 국내 우주기술을 한단계 업그레이드할 중요한 이정표다. 누리호가 발사에 성공하면 한국은 미국과 옛소련, 유럽, 중국 등에 이어 7번째로 75t급 액체엔진 기술을 보유한 국가가 된다.


누리호는 1.5t 무게의 인공위성을 고도 600~800km 지구 저궤도에 올릴 수 있는 발사체다. 스페이스X의 팰컨9이 지구 저궤도에 22.8t을 올릴 수 있다. 정부는 누리호를 개량해 2030년에는 한국형 달 착륙선을 직접 달에 쏘아 올린다는 방침을 세우고 누리호 고도화 사업을 위한 예비타당성 조사를 진행중이다.


위성 분야에서는 정지궤도 복합위성과 차세대중형위성 등 개발이 진행되고 있다. 공공통신을 위한 3.5t급 정지궤도위성인 천리안 3호가 2027년을 목표로 개발 중이다. 500kg급 표준형 위성 플랫폼을 개발하고 기술을 민간에 이전해 국내 우주산업을 육성하기 위해 개발 중인 차세대중형위성은 2025년까지 총 5기를 개발한다.


지난달 22일 차세대중형위성 1호가 발사에 성공하며 기대가 높아졌으나 국산화율을 더욱 높이는 것이 관건이다. 차세대중형위성 1호는 설계와 조립, 제품 시험은 모두 국산화에 성공했으나 구성품은 전체 42개 부품 중 3분의 2인 28개만 국산화됐다. 탑재체 중 관측을 담당하는 광검출기(CCD)는 외산을 썼다. 박영웅 한국항공우주연구원 위성기술연구부장은 "최근 '스페이스 파이오니어'와 같은 우주부품 국산화 사업이 시작됐으나 연구비를 부담해야 하는 매칭 방식이라 아직 기업이 부담을 느끼고 있다"며 "과거와 달리 기업들이 국산화 도전에 나서는 분위기가 형성된 만큼 부담을 덜어주고 해외 시장 진출을 돕는 것도 필요하다"고 말했다.

 

위성과 발사체 중심의 국내 우주개발은 2022년 달로 향할 한국형 달 궤도선 개발을 기점으로 우주 탐사라는 본연의 목표에도 접근하고 있다. 과기정통부는 이달 1일 달의 궤도를 돌며 임무를 수행할 탐사선의 임무를 공개했다. 달의 표면과 남극의 영상을 촬영하고 2030년 달에 보낼 예정인 한국형 달 착륙선의 착륙 후보지를 좁히는 임무도 진행한다. 달 궤도선이 발사에 성공하면 한국은 미국과 옛소련, 일본, 인도, 유럽, 중국에 이어 7번째로 달을 탐사하는 국가가 된다.


우주 탐사 사업을 명확히 설정하면 발사체의 성능 개량과 사용 목적도 정확해질 수 있다. 전문가들은 2030년 달 착륙선을 보내기 전 리허설을 위해 2029년 지구에 3만 6000km까지 근접하는 소행성 ‘아포피스’를 탐사하자는 계획도 내놨다. 한국의 우주 탐사 계획이 달 궤도선과 착륙선 사업이 전부인 만큼 아포피스 소행성 탐사가 두 사업 사이 공백을 메워 우주개발 전략을 더욱 탄탄히 할 수 있다는 제안이다.


최영준 한국천문연구원 우주과학본부 책임연구원은 "우주 공간을 탐사하려면 발사부터 탐사선 도킹, 착륙, 대기권 재진입, 추적기술 등 각종 기술이 필요하다"며 "우주탐사 핵심 기술 대부분이 다른 우주개발 기술 수준과 밀접하게 연결된다"고 말했다.


이같은 우주기술 개발 계획을 뚝심있게 추진해 나갈 거버넌스 체계 개편이 필요하다는 목소리도 나온다. 우주개발 정책은 현재 과학기술정보통신부 거대공공연구정책국 내 거대공공연구정책과와 우주기술과에서 담당하고 있다. 다가오는 우주탐사 시대에 적극 대응하기 위해서는 이같은 체계로는 역부족으로 독립 행정기관인 ‘우주청’ 설립이 필요하다는 주장도 있다.

 

하지만 우주개발 정책 전문가가 부족한 상황에서 비현실적이라는 게 과기계 안팎의 시각이다. 과기정통부 고위 관계자는 “현재 상황에서 우주개발 정책을 담당하는 ‘국’ 정도로 위상을 높이는 방안이 현실적인 것으로 보고 있다”며 “10월 누리호 발사에 성공하면 내년 누리호 2차 발사와 달 궤도선 발사를 앞둔 시점에서 ‘국’으로의 거버넌스 개편은 속도를 낼 것으로 보인다”고 말했다. 

 

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