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[S스페셜 - '우주' 이야기] (10) 한국형 액체 로켓엔진 개발, 인내가 필요해
[S스페셜 - '우주' 이야기] (10) 한국형 액체 로켓엔진 개발, 인내가 필요해
한국형 발사체를 개발하기 위한 75t 엔진의 성능 시험이 계속되고 있다. 지난해 7월 첫 모델인 1호기가 처음 임무시간을 넘어서는 145초 연속 연소에 성공한 데 이어 현재 3호기가 시험 중이다. 오는 6월부터는 5호기가 시험에 들어간다. 75t 엔진은 한국형 발사체에 적용되어 비행에 나서기까지 모두 17기가 개발될 예정이다. 17기의 엔진으로 200회가 넘는 시험을 수행하며 신뢰성을 확보하게 된다.▲75t급 엔진의 성능 시험과 관련한 영상액체 로켓엔진은 내부에서 일어나는 맹렬하고 극한의 화학반응을 견뎌야 한다. 동시에 무게 대비 최고의 성능을 내야 하기 때문에 가능한 가볍게 제작되어야 한다. 이런 두가지 조건을 모두 충족시켜야 하기 때문에 사실 로켓엔진은 수많은 사고와 위험 요소를 내재하고 있다. 그래서  반복된 시험을 통해 성능이 안정적이고 사고 확률이 낮다는 것을 입증하는 과정을 반드시 거쳐야 한다. 액체 로켓엔진.이런 이유 때문에 오랜 기간의 엔진 개발 노하우와 전문인력, 인프라를 갖추고 있는 선진국도 여전히 새로운 엔진을 뚝딱 만들어 내지 못한다. 상당 기간의 물리적인 시간이 필요한 탓이다. 실제로 세계 주요 액체 로켓엔진의 평균 개발 기간을 살펴봤더니 평균 9.17년이 걸렸다. 액체산소와 케로신(항공유)을 추진제로 사용하는 로켓엔진의 개발 기간은 평균 8.50년, 액체산소와 액체수소 조합의 엔진은 평균 9.83년의 시간이 각각 필요한 것으로 조사됐다.일본의 대표적인 액체 로켓엔진은 액체수소와 액체산소를 추진제로 사용하는 110t급 ‘LE-7’이다. 이 엔진은 1983년 개발에 착수해 ‘H-2’ 로켓에 장착될 때까지 12년이 걸렸다. LE-7 이전에 개발된 LE-5 엔진 역시 12년의 시간이 필요했다. 일본은 새 발사체 H-3에 적용할 추력 150t급의 엔진을 개발하고 있는데, 발사 목표는 2020년이다. 일본은 세계에서 4번째로 우주에 자력으로 인공위성을 보냈으며, 미국으로부터 발사체 기술을 이전받아 라이선스 프로덕션을 진행한 뒤 자국 발사체를 차근차근 개발해 온 국가다. 상당한 기술적 노하우가 있다는 얘기다. 중국의 로켓엔진은 러시아의 구형 엔진 ‘RD-120’을 기반으로 한다. 중국은 이 엔진을 기반으로 15년이라는 시간을 투자해 새 엔진 ‘YF-100’를 개발했다. 액체산소와 특수 정제유(RP-1)를 추진제로 사용하는 중국의 YF-100 엔진의 추력은 120t 안팎으로, 러시아제 ‘나로호’의 1단 엔진보다 성능이 낮다. YF-100 엔진은 중국의 신규 발사체 ‘장정 5·6호’ 등에 적용되고 있다.우주 발사체의 혁신을 주도하고 것으로 평가받는 ‘스페이스X’가 현재 운용 중인 ‘팔콘-9’ 로켓에는 액체산소와 특수 정제유(RP-1)를 추진제로 쓰는 ‘멀린(Merlin)-1D’ 엔진이 사용되고 있다. 이 엔진은 2012년 개발되어 팔콘-9에 적용됐다. 멀린-1D는 스페이스X가 과거 개발한 멀린-1C 모델을 개량한 것인데, 멀린-1C 엔진은 사실상 미국항공우주국(나사)가 1997년 개발에 착수했다가 비행까지 가지 못하고 2001년 중단했던 모델이다. 그런데 멀린-1C는 터보펌프 방식의 액체 로켓엔진 ‘패스트랙’(Fastrac, MC-1)을 모태로 한다. 스페이스X는 사실상 패스트랙 엔진의 시제와 설계, 기술을 가져와 멀린-1A·1B·1C 엔진으로 개량 개발을 진행해 온 것이다. 스페이스X는 멀린-1C까지 엔진의 핵심 구성품인 터보펌프를 바버-니콜(Barber-Nicole)사에서 설계부터 제작까지 수행하여 공급받은 것으로 알려져 있다. 이 회사는 패스트랙 엔진의 터보펌프를 개발한 바 있다. 한국형 발사체 모형도.이들 다른 나라들의 사례는 액체 로켓엔진 개발에는 사실상 지름길이 없다는 것을 보여 준다. 상당한 시간과 노력, 인내가 전제되어야 한다. 늦게 출발했다고 해서 빨리만 가려다가는 오히려 개발이 지연되는 결과를 초래할 수도 있다.한국형 발사체의 엔진 시험이 진행되고 있는 전남 고흥의 나로우주센터에서는 거의 매주 액체 로켓엔진 시험으로 섭씨 3000도의 연소 가스가 뿜어져 나오고 있다. 차근차근 신뢰도를 높여 가며 엔진이 완성되어 가고 있다. 우주를 향해 힘차게 솟아오를 그 순간을 차분히 기다려 본다.한국항공우주연구원 홍보실
2017.04.29 09:02:49
[S스페셜 - '우주' 이야기] (9) 무인항공기의 미래
[S스페셜 - '우주' 이야기] (9) 무인항공기의 미래
무인기가 가져올 새로운 미래상은 어디까지 변화할 수 있을까?안전을 위한 과제는 무엇일까?무인기(드론)가 최초로 개발된 지 100년이 지났다. 무인기는 몇년 전까지만 해도 군사적으로 제한된 구역에서만 사용돼 일반인에게는 생소했다. 그러나 최근에는 경량 배터리와 감지기, 자동비행 제어, 디지털 카메라 등의 기술이 접목되면서 값싼 촬영용 무인기 등이 등장하면서 민간 분야에서 널리 활용돼 민수 시장의 규모가 급성장하고 있다. 2015년 이후로 연 100만대 이상의 민수용 드론이 팔리고 있을 정도다.▲태양광무인기의 비행 시험과 관련한 영상무인기 시장에서는 공중 촬영용을 넘어 다양한 분야에 활용할 수 있는 용도로 진화하기 위한 시도가 계속 진행 중이다. 드론을 택배에 이용하려는 아이디어는 아마존을 비롯한 세계 굴지의 회사들이 이미 배달 시범을 보이는 단계로 발전했다. 한국과학기술원에서는 화재 현장에 드론을 투입하기 위한 기술 개발이 이뤄지고 있다. 화염에도 견딜 수 있는 드론이 건물 내로 진입한 뒤 수색하는 임무를 수행하자는 아이디어다. 사람이 접근할 수 없는 빙하의 틈새로 진입해 인명을 수색할 수 있는 드론도 개발되고 있다. 드론을 이용한 야외 군무도 눈길을 끌었다. 실제로 인텔은 야간에 발광다이오드(LED) 조명이 설치된 500대의 드론을 띄워 회사 로고를 입체적으로 보여주는 시범을 보여 화제를 모으기도 했다. 드론에 사람이 탑승할 수 있도록 해 개인용 공중 이동체로 활용하려는 기술 개발도 진행 중이다. 다만 이처럼 유인기로 활용하기까지는 안전 등 해결해야 할 과제가 아직 많다.발광다이오드(LED) 조명이 탑재된 500개의 드론(무인비행기)이 인텔 로고를 광고하기 위한 군집비행 시범을 보이고 있다.▲인텔 로고 광고 비행 영상군사용 무인기는 민수용에 비해 주변 항공기의 비행 안전과 추락 시 대민 피해에 대한 안전 보장 등의 규범이 덜 엄격하게 적용된다. 따라서 대형화를 꾀할 수 있다. 여기에 초정밀 센서와 인공지능(AI), 스텔스 등의 기술이 접목되면서 군용 무인기의 활용성 역시 더욱 다양해지고 있다.  주로 감시 정찰용으로 사용되던 군사용 드론이 소형 미사일을 탑재한 정밀 공격용으로 활용되고, 유인 전투기를 대체하는 한편 항공모함에서도 쓸 수 있는 초음속 스텔스 무인전투기도 개발되고 있다. 진정한 드론 시대가 열리려면 신뢰할 만한 안전성이 확보되어야 한다. 특히 민수용 무인기는 지상과 공중 모두 안전 수준이 유인 항공기 정도까지 담보되어야 활발하게 파급될 수 있다. 현재 민간 항공기는 탑승자의 안전을 보장하고 추락 시 대민 피해를 최소화하도록 만들어진 규범에 따라 운용되고 있다. 민간 무인기 역시 이러한 규범 안에서 비행해야 한다. 현재 민간용 무인 항공기는 25kg 미만의 중량으로, 주간에 조종자의 시야 내 150m 이하의 고도에서 날릴 수 있다. 때문에 유인기와 무인기가 같은 공역에서 별 탈 없이 비행하도록 하는 안전성 향상을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이런 기술의 성숙도에 따라 무인기의 중량, 비행 반경 및 고도의 허가 범위가 점차 확대될 것이다.▲한국항공우주연구원이 개발한 틸트로터 무인기의 비행 시험 영상무인기는 운용의 안전성 확보와 함께 비행성능 개선이 지속적으로 이뤄지고 있다. 비행성능 개선은 군수용 기술로 먼저 개발되고 있는데, 흔히 드론이라 부르는 프로펠러 4개를 가진 소형 무인기를 제어하는 기술은 1950년대에 미국에서 군용 유인 항공기용으로 개발된바 있었던 기술이 발전한 것이다. 수직 이·착륙을 할 수 있는 드론의 비행속도와 체공성능을 높이기 위한 기술도 지속적으로 개발되고 있고, 우리나라는 세계에서 2번째로 틸트로터 무인기를 개발하여 선도적인 역할을 하고 있다. 이제는 이 기술을 활용하여 무인기 세계시장을 선점해야 할 골든타임이다. 미국의 벨이 해병대용으로 개발에 착수한 틸트로터 무인 전투기 ‘V-247 Vigilant’의 비행 상상도.우리나라도 2011년 틸트로터 무인기의 시험비행을 시연한 바 있다.▲2011년 진행된 한국항공우주연구원의 틸트로터 무인기의 시험비행 영상김재무 한국항공우주연구원 연구위원
2017.04.28 17:36:43
[S스페셜 - '우주' 이야기] (8) 우주서 미세먼지·대기오염 상시 관측하는 ‘천리안 2B’
[S스페셜 - '우주' 이야기] (8) 우주서 미세먼지·대기오염 상시 관측하는 ‘천리안 2B’
미세먼지와 대기오염은 나날이 심각한 문제로 대두되고 있다. 환경단속을 위해서는 지상 또는 항공기 등에서 관측할 수 있으나 정지궤도 위성을 활용하면 지구환경의 연속적인 광역감시를 효과적으로 할 수 있다. 정지궤도상 환경관측은 세계적으로 처음 시도되고 있으며, 현재 우리나라 이외 미국과 유럽에서도 유사한 계획이 추진 중이다. 지상 1000㎞ 고도 내외의 저궤도를 도는 위성은 100분 정도의 짧은 주기로 지구를 돌기 때문에 관심지역을 상시 감시할 수 없다. 대신 적도 상공 3만5786㎞ 고도의 원궤도(정지궤도)에 인공위성이 위치하게 되면 지구의 자전주기와 동일하게 되어 지표면의 약 40% 지역에 대한 상시 관측을 확보하게 된다. 미세먼지는 국내에서도 발생되지만 중국 등에서 유발된 것도 상당하다고 알려져 있다. 정지궤도 복합위성 ‘천리안 2B호’는 우주에서 대기오염 물질이나 미세먼지를 상시 관측·감시할 수 있는 ‘정지궤도 환경감시 초분광영상기’인 환경탑재체(GEMS)를 장착하고 있다. GEMS는 자외선과 가시광선 영역인 300나노미터(㎚·1㎚은 10억분의 1m)에서 500㎚ 파장 대역을 0.2㎚ 폭으로 쪼개어 1000개 채널을 관측하여 이산화질소와 이산화황, 오존, 포름알데히드, 에어로졸 등의 정보를 획득한다. 낮에만 관측할 수 있으며, 한반도를 중심으로 동서, 남북 방향으로 5000㎞에 달하는 지역을 매시간 30분씩, 7㎞ 해상도로 2.54초 동안 획득한 영상 697개를 모아 계절에 따라 하루에 8∼12번 관측하게 된다. 정지궤도에서 연속적인 관측이 이루어지므로 환경오염원을 준 실시간으로 감시할 수 있으며, 그 위치와 오염물질의 종류 및 이동 경로 등도 파악할 수 있어 우리나라 환경 예보의 개선에 크게 이바지할 것으로 예상된다. 천리안 2호는 시스템과 본체를 국내 독자 방식으로 개발하는 최초의 정지궤도 위성이다. 지난 2010년에 발사된 천리안 1호 대비 임무 수명과 성능의 향상으로 인해 약 1t 정도 더 무거운 발사 중량 3.5t급의 위성 2기로 구성되어 있다. 먼저 천리안 2A호에는 기존보다 성능이 향상된 기상탑재체(AMI)와 우주기상탑재체(KSEM)가 장착되며, 천리안 2B호에는 GEMS와 함께 향상된 성능의 해양탑재체(GOCI-2)가 동시에 들어선다. 정지궤도 복합위성 천리안 2호는 2016년 1월에 상세설계를 완료하였다. 지난해 5월부터 천리안 2A호, 올해 3월부터는 천리안 2B호 본체의 비행 모델 조립시험이 착수되어 순조롭게 진행 중이며, 올해 5월 AMI를 시작으로 KSEM, GOCI-2, GEMS 등이 순차적으로 한국항공우주연구원에 입고될 예정이다. 내년 상반기에는 항공우주연구원의 우주시험동에서 천리안 2A호와 천리안 2B호의 전체 위성형상을 동시에 볼 수 있을 것이다. 천리안 2A호는 2018년, 천리안 2B호는 2019년에 각각 ‘아리안-5’ 발사체에 실려 남미에 위치한 기아나 우주 센터에서 발사될 예정이다. 2013년 11월에 수립된 우주개발 중장기 계획에는 2040년까지 다양한 중·정지궤도 위성 개발이 규정되어 있다. 이번에 개발된 천리안 2호 본체는 향후 검토 중인 한국형 통신방송 위성과 휴대폰형 정지궤도 통신위성, 항법위성, 보정항법 위성, 적외선 관측위성, 전파탐지 위성, 데이터 중계위성 등에 그대로 재활용하거나 약간의 설계 변경만으로도 적용할 수 있을 것으로 예상되어 국내 위성기술의 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다. 이상률 한국항공우주연구원 정지궤도복합위성사업단장
2023.11.12 21:52:49
(7) 청소년들에게 과학자의 꿈을
(7) 청소년들에게 과학자의 꿈을
현대 로켓 공학의 아버지로 불리는 로버트 고다드는 하버트 조지웹스의 ‘우주전쟁’이라는 소설책을 읽고 우주에 대한 꿈을 꾸기 시작했다. 인류를 달에 보낸 로켓을 만든 폰 브라운 박사 역시 로켓 개발의 선구자인 헤르만 오베르트의 ‘행성 간 우주 로켓’을 읽고 로켓 개발 과학자가 되기로 결심했다. 이들의 어릴 적 꿈은 인류의 우주 개발사에 길이 남을 업적을 남기게 된 자양분이 되었다. 우리나라도 한때 청소년들의 미래 직업 1순위가 과학자였던 적이 있었다. 하지만 지금은 아니다. 청소년들은 이제 화려한 연예인이나 안정된 공무원, 심지어 건물주를 꿈꾼다. 왜 과학자의 꿈이 사라진 사회가 된 것일까? 지금까지 학교 교육은 대학입시 위주였다. 특정 분야에 흥미를 갖고 공부하기보다 좋은 대학에 가기 위해 학습 내용을 외우고 성적에 맞춰 대학을 갔다. 이런 학교 교육에 ‘수포자’(수학 포기자), ‘과포자’(과학 포기자)라는 신조어까지 생겼다. 최근에는 경제난까지 겹치면서 삶의 보람이나 만족보다 안정적인 소득이 보장되는 직업을 선호하게 됐다. 내가 무엇을 하고 싶은지 생각하거나 주변을 둘러 볼 겨를이 없으니 새로운 것에 대한 도전과 관심도 사라진 게 된 것이 아닐지. 최근 진로 과목이 새로 생기고 다양한 진로를 체험해 볼 수 있도록 ‘자유학기제’라는 제도도 시행되고 있다. 학교 수업도 주입식 위주에서 참여와 체험으로 비중이 옮겨가고 있다. 이런 교육 정책의 변화에 발맞춰 과학기술 분야의 정부 출연 연구원들도 청소년들이 과학적 소양(Science for all citizens)을 기를 수 있도록 돕고 있다. 청소년이 국가의 미래이기 때문이다. 하지만 아직은 소극적인 수준에 머물러 있다. 국가 경쟁력을 높이기 위해서는 과학기술의 발전이 바탕이 되어야 한다. 그러려면 청소년들이 과학기술에 관심을 갖고 친숙할 수 있는 환경을 만들어 미래 인재 양성에 적극 나서야 한다. 먼저 과학기술인들이 자신의 본연의 역할인 연구개발에 매진하면서도 미래 과학 인재 양성에 대한 책임감을 가져 줬으면 한다. 과학자의 꿈을 꾸었던 자신의 이야기를 미래 세대와 나누는 것은 나와 우리 공동체를 위해 무척이나 중요한 일이기 때문이다. 과학자들이 속한 기관들은 과학자들이 미래 인재 양성에 나설 수 있는 다양한 지원과 배려를 해 줬으면 한다. 학교는 물론이고 연구개발 현장에서 청소년을 위해 마련된 과학 교육과 진로탐색 프로그램들에 과학기술인들이 쉽게 참여할 수 있는 기반을 마련해야 한다. 지금까지 우리 과학기술인이나 기관의 교육 활동은 주로 ‘기부’의 개념으로 진행되어 왔다. 사명감과 열정을 가지고 자발적으로 교육에 나선 과학기술인들도 많지만 사실 대부분은 시간 여유가 있거나 필요에 따라 진행하는 가욋일 정도로 취급한 이들이 적지 않다. 비단 우리 과학기술인과 기관만의 인식 문제는 아니다. 과학기술의 중요성에 대한 우리 사회의 인식이 투영된 결과일 것이다. 여기서 정부의 역할이 중요하다고 생각한다. 과학자와 기관들이 미래 인재 양성에 더욱 적극 나설 수 있도록 장려책이 마련됐으면 한다. 미국항공우주국(NASA)은 이미 오래전부터 연구개발 계획을 수립할 때 그것과 관련한 과학교육활동 계획과 예산을 함께 제출하도록 해 왔다. 연구 결과 평가에도 과학교육활동에 대한 성과를 함께 제출했다. 국가 예산이 투입되는 연구개발 사업은 그 자체의 성과도 중요하지만 미래 인재 양성이라는 가치 실현에도 기여해야 한다고 생각했기 때문이다. 미래를 위한 투자 중 가장 중요한 것은 사람에 투자하는 것이다. 과학자를 꿈꾸는 청소년이 많은 나라는 뒤처질 수 없는 튼튼한 국가가 될 것이다. 옥수현 한국항공우주연구원 홍보실 선임
2023.11.12 21:53:49
(6) ‘액체 엔진 독립의 날’을 아시나요
(6) ‘액체 엔진 독립의 날’을 아시나요
 지난해 5월 3일 한국형 발사체의 심장인 75t급 엔진 1호기의 시험이 시작됐다. “엔진 작동 시작, 0초, 0.5초, 1초, 1.5초, 종료”. 짧지만 의미 있는 1.5초가 지났다. 75t급 엔진의 첫 연소시험이 성공하는 가슴 벅찬 순간이었다. 75t급 액체 엔진 시제 2호기의 140초 연소시험 광경 이 시험은 우리나라에서 처음으로 대형 액체로켓 엔진의 실제 추력이 발생하는지 알아보려고 수행됐다. 우리가 설계하고 제작한 엔진을 우리가 구축한 설비에서 시험한 것이다. 우리는 2003년 액체 엔진 연소기의 0.1t 분사기 설계를 시작으로 13년에 걸쳐 축소형과 30t급 등 여러 엔진을 시험해 왔다. 그 횟수만 1000회에 달한다. 그러나 과거에는 국내에 시험설비가 없어 때로는 외국의 시험 시설을 찾아다니며 부탁해야 했었다. 그래서 우리 연구원들은 첫 시험을 마친 그 감동을 기억하기 위해 5월3일을 ‘액체 엔진 독립의 날’로 부르기로 했다. 시험설비가 없어 겪었던 서러움에 종지부를 찍고 그동안 들인 노력의 첫 단추를 꿴 날이기 때문이다.75t급 엔진의 설계·제작·시험은 발사체의 핵심기술이다. 해외로부터 기술습득이 불가능하기 때문에 기존의 문헌이나 다른 나라의 엔진을 참고하면서 시행착오를 거치며 개발해야 했다. 우리나라는 2007년부터 75t급 엔진과 이를 시험할 수 있는 설비의 설계를 동시 시작했다. 설계 초기 대형 시험설비에 대한 경험 부족과 고공 환경 모사, 시험설비 배치 등 노하우가 필요해 어려움을 겪기도 했다.2013년 1월 ‘나로호’ 발사 성공 후 나로우주센터에서 본격적으로 시험설비 구축이 시작됐다. 그리고 2014년 8월 엔진 구성품 시험을 시작으로 2015년 7월 7t급 엔진 시험을 거쳐 2016년 5월에는 75t급 엔진 시험을 착수했다.엔진 초기 시험에서 가장 중요한 것은 엔진의 시동 순서를 정하는 일이다. 자칫 엔진의 손상이나 폭발이 발생할 수 있는 몹시 어려운 과정이다. 기술 숙성도가 높은 해외에서도 시동 순서를 완성하는데 2∼3년이 걸린 사례도 있었다.  엔진 시동은 연료와 산화제가 정확히 공급되어 폭발 없이 연소할 수 있도록 하는 과정이다. 문제는 엔진을 구성하는 수많은 구성품들의 특성이 미세하게 다르다 보니 이를 반영해 0.01초 단위까지 각 부품이 작동하도록 맞춰야 한다는 점이다. 75t급 엔진 1호기도 이 과정을 거쳤는데, 500개 이상의 엔진과 시험설비 측정 데이터를 분석하는 밤샘작업의 과정을 거쳤다. 시동 결정이 잘못되면 엔진의 손상이나 폭발 등으로 이어지기 때문에 그간의 노력이 물거품이 될 수 있다는 심리적 압박감이 말할 수 없을 정도도 컸다.현재 7톤t 액체 엔진 2호기에서 임무시간을 넘어 580초 시험과 고공시험까지 수행하고, 3호기 시험을 준비하고 있다. 75t급 엔진도 1호기로 임무시간 시험을 마쳤고, 2호기는 누적 1003초 시험을 수행했다. 또한 올 1월에는 하루 2회의 시험을 수행해 150초 연소시험을 연속 성공했다. 초기 1.5초 연소시험의 100배에 해당하는 시간까지 도달한 것이다.그러나 아직 성공했다고 단정 지을 수 없다. 앞으로도 수행해야 할 시험이 지금까지 수행한 것보다 훨씬 많이 남아있다. 극저온, 고압, 폭발성이라는 위험과 맞서면서 제어 시스템과 연계한 시험이나 실제 발사체가 높은 고도에 오른 환경을 모사한 시험도 해야 한다. 기술개발에는 왕도가 없다. 발사체와 엔진은 실제 시험을 통한 반복 검증만이 기술적인 완성도를 이루고 신뢰도를 쌓을 수 있는 길이다. 한국형 발사체 모형도 현재 한국형 발사체용 엔진 외에도 차세대 발사체를 위한 다단연소 엔진을 포함한 다양한 선행기술을 개발 중이다. 향후 발사체 개발을 위한 고성능 엔진을 개발할 때는 지금의 경험이 활용될 것이다. 노하우가 쌓인 만큼 조금은 수월하게 개발할 수 있을 것이다. 우리는 시험설비를 확보했고 시험기술을 개발·시험하며 수많은 데이터를 축적하고 있다. 이것은 한국형 발사체를 향한 도전이자 고성능 로켓엔진 개발의 초석이 될 것이다.한영민 한국항공우주연구원 엔진시험평가팀장
2017.04.01 10:02:15
(5) 정밀 위치정보 서비스 시대가 열린다
(5) 정밀 위치정보 서비스 시대가 열린다
인간이 걷게 된 순간부터 지구 여기 저리를 왕래하기 시작하면서 어디로 가야 하는지 알아내기 위한 방법을 찾았을 것이다. 15세기부터 대양 탐험을 시작했을 때 바다에서 위치를 찾을 수 있는 유일한 방법은 별자리에 의존하는 것뿐이었다. 그러나 오늘날 미국의 GPS와 러시아의 ‘글로나스’(GLONASS), 유럽의 ‘갈릴레오’와 같은 전 지구적 위성항법 시스템의 출현으로 정확한 위치 측정이 가능해지고, 국가 안보와 경제, 산업의 기반 인프라로도 활용할 수 있게 돼 이제는 국민 실생활에 없어서는 안 될 위치 측정 도구로 자리 잡은 상태다. GPS는 위성이 보내는 신호를 사용해 자신의 위치를 확인할 수 있게 해주는 인공위성 기반 위치측정 시스템으로, 지상의 사용자가 위성 신호를 받으면 경도와 위도, 고도로 구성된 3차원 위치정보와 정확한 시간, 속도 등을 알 수 있다. 현재 사용하고 있는 GPS 등의 전 지구적 위성항법 시스템은 일반적으로 17∼37m의 위치 오차를 보여 정밀 항법이 요구되는 항공분야에 이용하기 위해서는 이를 줄여 정확도를 높이는 기술이 필요하다. 이 기술을 활용하면 항공기와 선박 등이 더 빠른 길을 찾고, 사고도 줄일 수 있다. 국토교통부는 대한민국 전 국토를 대상으로 위치 오차를 줄이기 위한 방식 중 하나인 SBAS(Satellite Based Augmentation System)를 개발하는 사업을 진행 중이다. SBAS는 GPS 오차를 3m 이내로 보정, 정지궤도 위성을 통해 사용자에게 보다 정확하고 신뢰성 있는 위치정보를 전달하는 시스템으로, 지속적으로 증가하는 항공교통량을 늘리고 안전사고를 줄일 수 있는 장점이 있다. SBAS의 동작원리는 다음과 같다. 먼저 기준국에서 GPS 신호를 수신하고 항법 메시지를 추출하여 중앙처리국에 전송한다. 이 데이터를 사용하여 보정정보와 무결성 정보, SBAS 메시지를 생성시킨다. 중앙처리국에서 수신된 SBAS 신호를 정지궤도 위성으로 송신하면 이 위성에서 다시 전 국토로 일괄 송신하게 된다. 항공기 등에 설치된 수신기는 GPS 신호와 SBAS 신호를 동시에 수신하여 정확한 자기 위치를 확인할 수 있다. 그동안 GPS를 항공분야에 적용하기 곤란하였던 점은 그 정보가 정확한 것인지 확인할 수 없었던 탓이다. 이에 반해 약 18년에 한 번 오류가 날 정도로 높은 신뢰성을 유지할 뿐만 아니라 오류가 발생하게 되어도 10초 이내에 스스로 검증하여 SBAS를 이용할 수 있는 상태 정보를 제공하게 된다. 2012∼16년 우리나라의 공역의 항공교통량은 연평균 7.6%씩 증가하여 세계교통량 평균 증가 예측치(4.7%)를 훌쩍 뛰어 넘었으며, 앞으로도 지속적인 증가가 예상된다. 그러나 현재 공항과 주요 항공로 지점에 설치하여 운영 중인 지상을 기반으로 하는 항행시설로는 항공교통량을 원만하게 처리하기 곤란한 실정이다. 현재 항공기는 비행할 때 지상에 설치된 항법 시설로부터 거리가 멀어질수록 상당한 오차가 발생하고 있고, 공항 활주로별로도 단일 착륙 경로만 이용할 수 있기 때문에 공역과 공항의 용량을 확정하는데 한계가 있다. 기존 항행시설 대신 정지궤도 위성을 기반으로 하는 SBAS를 구축하고 활용하면 지상에 설치된 항행시설의 위치와 상관없이 항공로를 설정할 수 있고, 출발지와 목적지 간 최단거리로 비행할 수 있게 된다. 또한 효율적인 항공로 설정으로 항공기의 지연과 결항 감소는 물론이고 연료절감과 탄소배출 감소에도 기여할 수 있게 된다. 항공뿐 아니라 철도와 선박 등 다른 교통수단의 효율적인 운행관리와 위치기반서비스(LBS·Location-Based Service), 정보통신과 물류, 응급구조 등 다양한 분야에 활용이 가능하여 머지않아 믿을 수 있는 정밀 위치정보 서비스 시대가 열리게 된다. 국제민간항공기구(ICAO)는 항공항법 용도로 항공기가 이용할 수 있도록 SBAS를 국제 표준 항법시스템으로 정한 바 있으며, 미국과 유럽, 일본, 인도 등도 이미 SBAS를 구축하여 활용하고 있다. 특히 유럽은 ‘에그노스’(EGNOS)를 기반으로 다양한 분야로 활용을 확대하고 있어 우리나라도 SBAS 활용을 확산하면 가까운 미래 ‘생활 혁명’을 몰고 올 것으로 예상된다. 한국과학기술기획평가원에서 2013년 분석한 ‘다목적 전공역 위성항법 보정시스템 개발 및 구축 사업’의 예비 타당성 조사 보고서에 따르면 SBAS 서비스 제공으로 얻어지는 2022~28년 경제적 편익이 항공기 사고와 지연, 결항 감소 등을 통해 1744억원이 발생할 것으로 예상되며, 빠른 길 찾기와 응급구조 등 위치기반산업에서도 1326억원의 편익이 예상된다고 분석되었다. 국토부와 국토교통과학기술진흥원은 2014년 10월 한국항공우주연구원을 SBAS 주관 기관으로 선정하고 연구개발에 착수해 2020년 공개 서비스를 시작으로 2022년 항공용 서비스를 제공할 방침이다. 본 사업이 완료되면 다양한 분야에서 신뢰할 수 있는 정밀 위치정보 서비스를 활용하기 위한 길이 열리게 돼 국민 삶의 질과 안전의 향상에 크게 기여할 것으로 전망된다. 남기욱 한국항공우주연구원 SBAS사업본부장
2023.11.12 21:54:57
(4) 우주에도 법이 있다
(4) 우주에도 법이 있다
사회가 있는 곳에 법이 있다. 인간이 살아가는데 필요한 최소한의 질서를 유지하고 원활한 생활을 위해 사회 구성원을 일정 부분 구속하는 약속을 만들었는데, 그 중 강제성을 부여한 것이 법이다.국제사회에서도 법은 필요하다. 국가들이 법을 지키는 대상이라는 점이 민법, 형법과 같은 일반 국민이 지키는 국내법과 다를 뿐이다.우주에도 법이 있다. 1957년 인류 최초의 인공위성 ‘스푸트니크‘호가 지구를 벗어나서 궤도를 돌기 전에는 우주는 인류 역사에 신화와 공상으로 남아있는 영역이었다. 인류의 손길이 지구 밖으로 뻗어 나가면서, 국제사회는 여기에도 질서를 만들고 국가와 인류의 행동을 규율하는 법이 필요하다는 데 뜻을 같이했다.유엔 회원국 대표들이 1967년우주분야의 국제법인 ‘외기권 조약’에 서명하고 있다. 출처 유엔그리하여 유엔을 중심으로, 우주법이 탄생하게 되었다. 회원국들은 조약의 형식으로 우주분야의 국제법을 제정하는데 참여하였다. 어떻게 규율해야 할지에 대한 원칙을 먼저 정해야 했다. 그래서 법 전문가들의 자문을 통해 몇가지 큰 틀을 마련하게 되었다. 이러한 일련의 원칙을 정해서 1967년 제정된 법이 ‘외기권 조약’이다. 이 조약은 우주 이용에 대한 기본 원칙을 정하고 있으며, 이후에 이를 보충하기 위해 ‘등록협약, ‘책임협약’, ‘구조반환협약’, ‘달 조약’이 제정되었다.우주법의 주요 내용을 정리해 보면 몇 가지 기본 원칙이 등장한다.첫째는 우주 이용 자유의 원칙이다. 모든 나라는 우주를 자유롭게 탐사하고 이용할 수 있다. 여기에서 파생되는 논리로 어느 국가도 우주에 대한 주권을 주장할 수 없다. 달을 비롯한 천체도 당연히 어느 국가에 속해 있지 않으며, 따라서 각국의 국내법상에서 부여되는 소유권의 대상이 되지 못한다. 외국의 몇몇 회사가 달의 일정지역을 선택하고 소정의 금액을 지급한 이에게 소유권 증서를 발급하고 있지만, 이는 국제적으로 인정되지 못한다. 단순한 자기만족일 뿐이다.민간 기업이 개인에게 발행한 달 소유권 증서. 국제법상 인정받지 못한다. 출처 구글둘째 평화적 이용의 원칙이다. 우주나 천체에서 무력행사나 무기 배치는 금지되어 있다. 핵무기 등 대량파괴무기는 더할 나위 없다. 단 평화적 목적이면 우주활동에서 군의 활용은 문제되지 않는다. 외국에서는 우주인으로 군인들이 선발되는데, 이는 문제가 없다. 모든 우주인은 인류의 사절로 인정되어서, 어느 국가로 추락하든 안전하게 귀환시켜줄 의무가 있다.  셋째 국가 책임의 원칙이다. 민간인의 우주활동이라 하더라도 문제가 야기되었을 때 책임은 국가가 진다. 당연한 귀결로서 국가는 자국민의 우주활동을 감독·관리해야 한다. 이를 위해 관련 조항을 담은 국내 우주활동법을 제정하게 된다. 우리나라도 2005년에 우주개발진흥법을 제정함으로써 국가가 민간의 우주활동을 관리·감독하는 절차와 형식을 마련하였다.유엔 ‘외기권의 평화적 이용을 위한 위원회‘(COPUOS) 내 법률소위원회의 모습. 출처 유엔넷째 절대책임 또는 무과실책임의 원칙이다. 우주활동은 고도의 위험을 야기하는 만큼 작은 원인에 의해서도 큰 손해를 부를 수 있다. 지구에서 멀리 있기 때문에 사고 원인을 찾기도 힘들다. 일일이 고의나 과실을 따지면 손해 본 사람이나 국가는 이를 입증하기 위해 ‘불가능한 고생‘을 해야 할 것이다. 따라서 자국의 우주물체로 손해를 야기한 국가는 무조건 책임을 부담하는 것을 원칙으로 한다. 이러한 맥락에서 우주에 떠있는 물체가 어느 국가에 귀속되는지가 중요한데, 유엔은 이를 분명히 하기 위해 등록하도록 하고 있다. 그동안 기존 우주법이 효율적으로 규율하여 왔지만, 최근 들어 우주활동에 참여하는 국가들이 급증하고, 민간의 참여범위가 확대되면서 다양한 법적 이슈들이 추가로 생겨나고 있다. 지구궤도에서 수명을 다해 떠돌아다니는 위성과 그 파편들이 수십만개에 달하고, 자원 채굴과 관광 등 새로운 패러다임의 우주활동이 등장하고 있다. 국제사회는 새 이슈를 효율적으로 다루기 위해 노력하고 있다. 우리나라도 우주활동을 적극 추진하는 국가로서 새 국제우주법 형성에 기여해야 할 것이다.이준 한국항공우주연구원 우주정책팀장
2017.03.19 13:32:24
(3) 우리만의 우주탐사 전략 필요하다
(3) 우리만의 우주탐사 전략 필요하다
전 세계의 많은 국가들이 우주탐사에 나서고 있다. 미국과 유럽은 물론이고 아시아 이웃 국가인 일본과 중국, 인도 모두 달과 화성 탐사에 본격적으로 나섰다. 주변국들의 발 빠른 행보에도 조급하게 이들의 뒤를 쫓기보다 우리만의 독자적인 우주탐사 전략을 추진해 나가야 한다. 우주탐사는 국가 과학기술의 총체적인 능력이 투입되어야 하는 분야다. 기술 개발 과정에서 타 산업은 물론이고 전략 분야에도 긍정적 영향을 미친다. 존 F 케네디 미국 대통령은 1961년 5월 “1960년대 중에 유인 달탐사를 하겠다. 달에 가는 게 쉽기 때문이 아니라 어렵기 때문에 하려고 한다”라는 유명한 연설을 했다. 이후 미국은 수학교육부터 뜯어고쳐 과학기술 개발에 일대 혁명적인 변화를 주었다. 미 정부예산에서 최고 5.5%, 총 2000억달러(10일 환율 기준 231조3000억원)를 투자할 정도로 국력을 집중했다. 미국은 케네디의 선언 후 채 10년이 지나지 않은 1969년 소련을 제치고 우주인을 달에 착륙시킨 뒤 귀환까지 성공한다. 이는 단순히 우주탐사에서 소련을 이긴 것이 아니라 과학기술 전반에 걸친 우위를 확보함과 동시에 대륙간탄도미사일(ICBM) 발사 능력과 같은 국방에서도 우위를 가질 수 있게 되었다는 것을 의미했다. 궁극적으로 20년 후 소련을 무너뜨림으로써 체제 경쟁에서도 승리할 수 있도록 한 원동력이 되었다. 클릭하면 큰 그림으로 볼 수 있습니다. 우리나라도 그동안 축적한 우주기술을 바탕으로 지난해부터 본격적으로 달 탐사에 나섰다. 막대한 세금이 투입되는 사업인 만큼 지속적인 우주 탐사를 위해서 우리가 경제적으로 감당할 수 있어야 하고, 장기적으로 우주산업 경쟁력 향상에 기여할 수 있어야 국민이 이해할 수 있다. 우주 기술의 진일보를 이루는 것은 물론이고 첨단 산업기술의 발전과 안보 등 다방면에 긍정적인 영향을 미칠 수 있도록 전략을 짜는 일이 필요하다. 세계적인 우주 탐사 현황을 살피면 달과 화성의 ‘정복’에 나선 중국의 움직임이 두드러져 보이는데, 중국은 미국, 유럽과 아울러 2020년대 화성에서 생명체의 흔적을 찾기 위해 로버(월면차)를 보내는 계획도 추진 중에 있다. 미국은 지구 저궤도에 화물과 승무원을 수송하는 사업을 기업에 맡기는 등 민간의 우주 진출을 장려하고 있으며, 2030년대 중반 유인 화성탐사를 국가목표로 설정해 발사체와 우주선 개발에 박차를 가하고 있다. 이와 관련해 국제협력도 확대해 나가고 있다. 한국은 이미 미국항공우주국(나사·NASA)과 달탐사 협력을 진행하고 있는 만큼 화성탐사의 파트너로 미국 측으로부터 협력을 요청받을 가능성도 크다. 클릭하면 큰 그림으로 볼 수 있습니다. 이 같은 우주 기술적 측면과 국내 경제상황, 한반도 주위의 안보상황, 국제 우주탐사 동향을 종합 고려할 때 한국형 발사체와 추진 시스템 개발이 급선무다. 우주탐사를 수행하는 모든 국가는 발사체와 추진 시스템을 자체 개발한다. 우주탐사 기술 수준의 척도는 멀리 정확하게 탐사선을 보내는데 달렸다. 우리의 우주탐사 핵심 목표 역시 자체 발사체와 추진 시스템을 이용하여 2020년대와 2030년대 각각 달과 화성 궤도에 탐사선을 투입하는 능력을 갖는 것이다. 우주탐사는 발사체의 성능을 향상시키고 검증하는 최적의 무대가 된다. 발사체 능력을 바탕으로 국제협력에도 나서야 한다. 산업적 측면에서는 우수한 정보통신기술(ICT)을 최대한 활용해 선진국의 우주부품과 시스템 대비 고성능의 제품을 자체 개발해야 한다. 우주탐사선의 전자부품은 저궤도 위성에 비하여 30% 정도 무게를 줄여야 하고 극심한 수준의 방사능과 초저온 환경에서도 견뎌야 한다. 우주 시스템은 황금보다 4~5배에 달하는 고부가가치이며, 전형적인 다품종 소량 생산공정이다. 공정자동화가 불가능해 수공업에 의존하므로 고용 효과도 크다. 우주탐사선 개발은 한국항공우주연구원이 기본설계와 사업관리만 담당하고, 대부분의 개발이 산업체에서 이루어지도록 해 고부가가치 시스템 개발 및 고용 효과도 높여야 한다. 장거리 심우주 통신과 추적, 항법 기술 개발에도 중점을 두어야 한다. 우리가 처음 개발하는 분야이지만 향후 장거리 레이더 시스템 개발로 이어질 수 있는 등 국방안보에도 핵심적인 기술이 될 뿐 아니라 우주탐사 국제협력 관점에서 보면 선진국과 대등하게 기여할 수 있기도 하다. 원격 정밀관측 탑재체의 개발도 중요하다. 고해상도 카메라는 이미 국내 기술이 선진국 수준에 도달했지만 레이더와 레이저 탑재체 기술은 아직 부족하다. 우주탐사는 대한민국의 우주개발 발전단계로 보면 당장 필요한 시점에 와 있다. 선진국들은 물론이고 아시아의 이웃 국가들도 활발하게 나서고 있어 우리도 시급히 추진해야 할 형편이다. 그렇더라도 무엇보다 중요한 것은 우주탐사가 대한민국의 경제와 안보 현실에 전략적으로 도움이 되는 방향으로 추진되어야 한다는 점이다. 따라서 조급한 마음을 갖기보다 바른 방향을 설정하여 차근차근 추진하는 것이 더욱 필요한 때이다. 최기혁 한국항공우주연구원 융합기술연구센터장
2023.11.12 21:56:22
(2) 미래의 먹거리 항공우주산업
(2) 미래의 먹거리 항공우주산업
'미래학자 앨빈 토플러는 저서 ‘부의 미래’에서 우주개발에 1달러를 투입하면 7∼12달러의 경제적 파급효과가 있을 것이라고 언급한 바 있다. ‘부의 미래’는 비록 오래된 저서이지만 지금까지 그의 예측은 맞아 들어가고 있다. 2011년 발간된 경제협력개발기구(OECD)의 우주경제 분야 보고서는 우주활동으로부터 파생되는 직간접 경제 효과가 투자대비 약 7~11배인 것으로 분석했다. 2013년 미국항공우주국(NASA·나사)에서 발표한 ‘사회·경제적 영향 평가’(Socio-Economic Impacts) 보고서에 따르면 2012년 기준 나사의 투자가 미 경제에 미치는 파급효과는 2.6배였으며, 이는 미 연방정부 전체 평균인 2.3배보다 높았다. 우주개발에 대한 투자가 경제 전반에 높은 파급효과를 창출한다는 것이 지속적으로 입증되고 있는 것이다. 2015년 전 세계 우주시장 규모는 전년 대비 4% 성장한 3353억달러(약 379조4000억원)였다. 세부분야별로는 위성 서비스 분야가 1274억달러로 가장 큰 부분을 차지하고 있으며, 지상장비 589억달러, 위성체 제작 166억달러, 발사체 54억달러, 우주탐사와 과학연구 등의 비위성 산업분야가 1270억달러를 차지하고 있다. 이 시장에서 우리나라가 차지하는 비중은 0.7%(약 2조7000억원) 정도로 추정된다.'클릭하면 큰 그림으로 볼 수 있습니다. 우주 분야에서 중국의 투자는 더욱 과감해 지고 있다. 지난해 말 중국이 발간한 우주활동 백서를 보면 지난 5년 동안 총 86회의 발사를 통해 100기 이상의 위성을 우주로 보내고 유인우주선을 비롯한 우주정거장 모듈의 랑데부 시험까지 성공했다. 이런 성과를 근거로 중국은 지난 5년을 독자적 우주개발 역량을 강화한 시기였다고 자평했다. 백서는 향후 5년 동안 독자 위성항법 시스템을 완성하고 대형발사체를 개발한다고 명시했다. 또 2018년에는 달의 뒷면에 세계 최초로 착륙하고, 2020년에는 궤도선과 착륙선, 로버(월면차)로 구성된 화성탐사선도 발사한다는 청사진도 제시하고 있다. 중국이 제시하고 있는 중장기과학기술발전규획은 정보통신기술(ICT), 신소재와 더불어 항공우주 분야를 등을 중점 투자 분야로 선정하고 있다. 중국이 앞으로도 항공우주 분야에 과감한 투자와 공격적 시장 진출을 도모할 것이라는 점은 분명해 보인다.우주 산업과 성격이 유사한 항공 산업도 산업적 가치가 큰 분야다. 우리나라 통계청이 발표한 2013년 부가가치율을 보면 항공 산업은 43.0%이고, 한국은행이 발표한 생산유발계수를 보아도 2013년 기준으로 항공은 3.83%이다.클릭하면 큰 그림으로 볼 수 있습니다.항공 산업은 국가 전략적 산업으로, 제품의 개발주기가 길고 자본과 기술의 진입장벽이 높지만 일단 시장 진입에 성공하면 장기간 안정적 수익 창출이 가능하다. 2010년 이후 국내 항공산업 생산은 연평균 15%, 수출은 연평균 21% 등 높은 증가세를 보이고 있다. 이로 말미암아 2014년을 기준으로 세계 15위권으로 성장했다. 그러나 주요 선진국들이 거의 모두를 차지한 세계시장에서 우리의 점유율은 0.9%에 불과한 실정이다.우리나라는 지난 40년간 추격형 경제성장을 해왔다. 그러나 글로벌 경제위기와 신흥 산업국가의 등장으로 한계에 봉착한 상태다. 성장 정체를 극복하려면 혁신을 통한 새로운 성장 동력 확보가 필요하다. 우리나라 주력산업의 성장을 이끌어왔던 모방·응용 중심의 패스트팔로워(Fast-Follower)형 연구·산업의 한계를 극복해야 하는 것이다. 이런 측면에서 항공우주는 미래를 이끌어 갈 좋은 답이다.  중국의 중장기과학기술발전규획처럼 다른 선진국들도 구조적인 저성장 시대를 극복하기 위해 과학기술 혁신 정책을 추진하고 있다. 미국의 신미국혁신전략, 일본의 과학기술혁신종합전략, 유럽연합(EU)의 ‘호라이즌(Horizon)2020’, 우리나라의 국가전략프로젝트 등이 그것이다. 이러한 전략들에서 항공우주는 필수 요소로 꼽힌다.‘4차 산업혁명’이라는 새로운 용어로 대변되듯이 산업의 구조가 완전히 바뀌는 시대가 오고 있다. 경제학자 존 메이너드 케인스는 “세상이 변했으니 나도 생각을 바꾼다”고 했다. ‘4차 산업혁명’의 저자 클라우스 슈밥은 “변화를 받아들이는 사람과 변화에 저항하는 사람 사이에 점차 양극화는 심화된다”라고 했다. 우리를 둘러싼 경제사회적 환경이 바뀌었다. 우리의 산업구조도 혁신해야 하며, 우주와 항공에서 그 답을 찾을 수 있다.김종범 한국항공우주연구원 정책협력부장
2017.03.06 13:26:19
(1) 극한의 도전, 로켓엔진개발
(1) 극한의 도전, 로켓엔진개발
로켓이 지구의 중력을 이기고 단숨에 최대한의 속도를 낼 수 있도록 강력한 추진력을 제공하는 것이 로켓엔진이다. 밀집된 공간 내에서 최대의 폭발력을 내도록 하는 로켓엔진의 설계에는 결국 극한의 기술들을 필요로 하게 된다. 세계 최고의 액체엔진으로 꼽히는 러시아의 RD-180엔진은 탱크에 저장된 3기압 수준의 추진제를 터보펌프라는 장치를 통해 무려 600기압 수준으로 올려준다. 연소실에서의 연소압력은 250기압에 이르며 연소 온도는 섭씨 3300도가 넘는다. 쇠의 녹는 온도가 섭씨 1300-1500도인 점을 감안하면 얼마나 뜨거운 온도인지 이해할 수 있다. 게다가 연료를 태울 때 사용되는 액체산소는 섭씨 영하 180도로 유지되어야 한다. 한정된 탱크 내에 많은 양의 산소를 넣어야 하기 때문에 온도를 낮춰 산소를 액체형태로 보관하는 방법을 쓴다. 결국 로켓의 엔진은 섭씨 3천도에서 영하 180도의 온도가 공존하며 작동하는 기계덩어리인 셈이다. 이런 극한 환경에서 작동하는 기계가 처음 발사 할 때 99% 이상의 신뢰도를 갖도록 개발되어야 한다. 사고가 나면 상상하기 어려운 피해로 이어지기 때문이다. ● 한국형발사체 엔진 CG 현대 로켓의 시작은 독일이 2차 세계대전에서 사용한 V2 로켓이다. V2로켓은 독일의 적국을 가장 괴롭힌 무기였다. 그래서였을 것이다. 전후 미국은 재빨리 움직여 V2 로켓을 개발한 독일의 폰 브라운과 핵심 과학자들을 미국으로 데려왔다. 이때 V2 로켓의 설계도면도 함께 선점했다. 러시아는 미국에 비해 한발 늦어 로켓의 시제품과 폰 브라운 등을 제외한 작업자들을 데려갔다. 프랑스 역시 로켓 시제품을 입수했다. 이때부터 이들 국가의 본격적인 로켓 개발이 시작됐고 현재 이들 국가가 세계 상용발사체 시장을 주도하고 있다. 우주 로켓의 후발주자들로 일본, 중국, 인도 등을 꼽을 수 있다. 이들 국가의 공통점은 첨단의 정보력, 강력한 국가의 리더십과 치밀한 중장기계획 수립, 꾸준한 예산과 인력의 지원, 그리고 실패에도 몇 번이고 재도전하게 하는 시스템이 있었다. 이런 정책 기조는 지금까지 흔들림 없이 유지되고 있다. 1957년 구소련의 스푸트니크 위성이 발사된 이래 지금까지 지구상에서 발사된 로켓은 약 7,700기가 넘는다. 이처럼 무수히 발사된 로켓의 성능은 결국 엔진의 성능으로 결정된다. 최고의 엔진을 갖기 위해 각국이 지금도 기술 개발에 매진하는 이유다. 최근에는 기술 수준이 높아지면서 로켓 엔진 개발에도 친환경·저비용 개발 방식이 적용되고 있다. 이런 패러다임의 변화는 그동안 고성능만을 강조한 기술 개발 방식에 근본적인 변화를 몰고 오고 있다. 미국과 일본은 최고의 기술력을 바탕으로 수소 엔진을 개발해 활용해 왔는데 가격이 너무 비싼 단점이 있다. 미국은 자존심을 버리고 러시아 엔진인 RD-180을 수입해 활용하고 있고, 수입을 대체할 엔진(AR-1, BE-4)을 2019년을 목표로 새로 개발하고 있다. 일본 역시 저비용 고신뢰도를 목표로 새로운 엔진을 개발(LE-9)하고 있고 유럽도 저비용을 목표로 선행연구를 진행 중이다. 그동안 독성 추진제를 사용하던 중국은 발 빠르게 액체산소와 케로신을 사용하는 친환경 추진제로 바꾸기도 했다. 우리나라의 엔진개발은 이들 선진국에 비해 50-60년 뒤늦게 시작됐다. 그러나 로켓 엔진 개발이 새로운 패러다임으로 전환되면서 멀찌감치 앞서 있던 선진국들의 기술 격차가 다소 줄어든 느낌이다. 우리가 개발 중인 한국형발사체의 75톤급 엔진은 친환경 추진제를 사용하며 수소엔진처럼 무척 까다로운 개발 과정을 거쳐야 하지도 않기 때문이다. 이런 측면에서 본다면 앞으로 개발 과정상의 여러 실패와 이로 인한 일정지연을 줄여 나가는 것이 관건이다. 그러나 실패 역시 기술축적의 과정이다. 이런 철학으로 지속적으로 엔진개발을 추진하고 더 성능이 좋고 비용을 절감할 수 있는 기술도 병행해 개발해 나가야 한다. 이렇게 우리나라 독자 발사체를 완성하면 그 후 기술 개발엔 가속도가 붙을 것이다. 우리나라도 발사체 시장에서도 충분히 두각을 나타낼 수 있다고 확신한다. 앞으로의 10년이 무척 기대되는 이유다. 한국항공우주연구원 발사체엔진개발단장 김진한
2023.11.12 21:57:29