‘한국형 발사체’ 개발 시기 불확실

- 항우연은 발사체 개발에 박차 가해야 한다

▲ 한국형발사체 KSLV-Ⅱ (출처: 한국항공우주연구원)

10년간 1조 9,572억원을 투자하고 있는 한국형 발사체(KSLV-II)의 개발시기가 불확실하다. 항우연(한국항공우주연구원)에서 개발 중인 한국형 발사체의 개발 시기가 정권이 바뀔 때마다 바뀌고 있다. 2011년 한국형 발사체는 2021년 개발이 완성될 것으로 보도하였다. 하지만 2013년 우주개발을 대선 공약으로 내건 박근혜 정부시기에 2020년으로 개발 시기를 앞당겼다.

개발 시기는 2018년 다시 정정되었다. 2011년 이명박 정부시기에 발표한 한국형 발사체 2021년 개발완성계획으로 다시 돌아간 것이다. 이는 완성시기가 불확실하다는 것을 의미하며, 한국형 발사체의 개발완성 여부가 불투명할 수도 있다는 것이다.

▲ 나로호-VS-한국형-발사체 (출처: 한국항공우주연구원)

■ 나로호는 순수한국기술의 집합체가 아니다!

한국 최초의 우주발사체인 나로호(KSLV-Ⅰ)는 대한민국 최초 우주발사체이다. 지난 2013년  1월 30일 100kg급의 소형 위성을 지구저궤도에 투입하는데 성공하며 우리나라 발사체 기술의 자립이 한걸음 나아갔다.

하지만 나로호의 1단발사체는 러시아에서 개발, 제작한 것으로 우리나라의 순수기술로 만든 우주발사체라고 보기 어렵다. 이에 항우연(한국항공우주연구원)은 “나로호는 국가우주개발계획에 따라 추진된 우주발사체 개발 사업으로 한국형발사체를 독자개발하기 위한 기술과 경험을 확보하는 것이 목표였다.”라고 밝혔다.

한국형 발사체는 길이 약 47.2m, 지름 약 3.5m의 3단형 발사체이다. 1단은 75t급 액체엔진 4개, 2단은 75t급 액체엔진 1개, 3단은 7t급 액체엔진 1개로 구성될 것이며, 한국형 발사체의 총 중량은 약 200톤에 달할 것으로 예상하고 있다. 

덧붙여 한국형 발사체에 탑재할 수 있는 위성의 무게는 1.5t이며 약 600~800km의 저궤도에 투입될 전망이다. 항우연은 한국형발사체의 개발기간과 비용, 기술 난이도를 줄이기 위해 75t급과 7t급 엔진은 모두 가스발생기 및 터보펌프 구동 방식으로 개발하고 있다고 밝혔다.

항우연은 TV다큐멘터리 ‘현장3일’을 통해 한국형 발사체에 탑재될 75t 액체엔진을 공개했다. ‘현장 3일’을 통해 한국형발사체의 핵심이라고 볼 수 있는 75t액체엔진의 연소시험과정을 보여준 것이다. 75t 액체엔진의 목표연소시간은 143초이다. 항우연은 목표연소시간보다 2초 연장된 145초 연소시험에 성공했다고 밝혔다. 

2018년 10월, 시험용 발사체가 발사예정이다. 시험용 발사체는 길이 25.8m, 지름 2.6m, 중량 52t, 투입고도는 약 229km이다. 시험용 발사체는 나로호가 발사된 발사대 옆 새로운 발사대를 만들어 쏘아 올릴 것이며, 시험을 통해 고도100km 이상, 직선거리 400km 이상을 안정적으로 비행할 수 있는지의 여부를 확인할 수 있다.

한국형 발사체에 탑재될 75t 액체엔진에 대한 연구 성과는 국민들의 기대와 미래 우주산업의 발전에 부응하는 성과지만, 한국형 발사체 완성에 대한 항우연의 확실한 답변이 필요한 시기이다. 

▲ 한국형-발사체의-궨도-진입-상상도 (출처: 한국항공우주연구원)

■ 항공우주산업의 양대 산맥, 러시아와 미국의 우주발사체 

러시아의 우주개발은 러시아 연방 항공우주청(FASA)의 일괄적 지휘 및 통제하에 진행된다. FASA 산하에 있는 주요 연구기관은 흐루니체프 센터, 에네르기아, 켈디쉬, 쯔니히마쉬, 니히마쉬 등의 연구개발 기관들이 있다. 러시아의 우주개발사업의 성공은 무엇보다도 강력한 액체 로켓엔진을 장착한 우주발사체 덕이다. 이 영역에서 특히 위대한 공적을 남긴 사람이 현 에네르고마쉬 연구소 설립자인 Glushko 로 알려져 있다. 

러시아의 대표적인 우주발사체는 ‘안가라(Angara, Ангара)’이다. 안가라는 코스모스-3M, 싸이클론, 로콧을 비롯한 우크라이나의 제니트 및 프로톤 로켓을 대체할 것이다. 안가라 1.1은 2013년 1월 30일 한국 나로우주센터에서 나로호로 발사되었다.

한국형 발사체에 탑재될 75t 액체엔진과 비교할 러시아 안가라의 액체엔진은 URM-1이다. URM-1은 산화제 탱크와 RP-1 연료 탱크, RD-191 엔진을 장착한다. RD-191과 RD-151의 최저출력(30%)은 약 63.78t이다. 이는 75t 액체엔진 1개와 맞먹는 출력이며 최고출력(100%)은 212.6t으로 알려졌다. 

러시아의 URM-1과 75t 액체엔진 하나를 놓고 본다면 한국의 75t 액체엔진이 다소 뒤쳐질 수 있지만 한국형 발사체는 4개의 75t 액체엔진을 묶어 탑재해 약 300t의 최고출력을 발생시킬 수 있다. 안가라의 1단 발사체 URM-1과 비교했을 때 그 이상의 출력을 발생시킬 수 있다.

미국은 지난 6일 플로리다 주 케네디 우주센터에서 스페이스X에서 개발한 ‘팰컨헤비(Falcon Heavy)’로켓 발사에 성공했다. 더욱 놀라운 기술은 팰컨헤비의 추진제가 지상에 동반 착륙 한 것이다. 연료의 연소가 완료된 추진제가 지상에 착륙 했다는 단어만으로도 놀라움을 감출 수 없을뿐더러 미항공우주국(NASA)이 아닌 민간 우주개발사인 스페이스X에서 이러한 기술력을 실행하였다는 것이다.

이 뿐만 아니다. 팰컨 헤비는 600~800km 상공의 지구 저궤도까지 64t 중량을 올릴 수 있다. 또한 재활용 로켓을 사용하는 회당 발사 비용은 약 9000만달러(약 980억원)에 불과하다. 그야말로 세계최고의 기술수준과 경제력을 자랑한다. 

미국의 기술력은 한국의 수준으로는 따라가기 벅찬 지경까지 도달했다. 한국의 우주산업은 1992년 과학목적의 소형 인공위성인 우리별 호를 개발하여 발사하고 1993년 6월 개발에 들어간 지 3년 만에 최초의 과학로켓(KSR-Ⅰ)을 발사하면서 시작되었다. 

한국보다 40년을 앞서 미국은 1958년 2월 1일 미국최초의 우주발사체 ‘주노1호’를 발사하였다. 우주산업에 있어서 시기적으로만 보았을 때 한국보다 수십 년을 앞서 개발에 뛰어든 것이다. 한국은 2021년이라는 한국형발사체 완성예상시기에 맞춰 개발 및 발사를 성공해야 할 것이다. 

미래 우주산업을 이끌어 갈 주역으로 성장하기 위해선 한국형 발사체를 시작으로 다양한 자립형 우주발사체를 개발해야 한다. 이를 위해 항우연 산하에 많은 주요 연구시설과 민간 우주개발기업이 필요하다. 본질적으로 교육기관에서 항공우주인력의 충원을 위해 교육시설을 마련해야 할 것이다.      

참고
http://tv.naver.com/v/2572097
http://thegear.co.kr/15753
https://namu.wiki/w/%EC%8A%A4%ED%8E%98%EC%9D%B4%EC%8A%A4X
http://moneys.mt.co.kr/news/mwView.php?no=2016072109168076993
http://tjmbc.co.kr/000006/view/id/107052


[서정욱 기자, itnews@itnews.or.kr]