우주개발의 역사와 뉴 스페이스

미-중 패권 경쟁이 지구에서 우주로 확장되고 있다. 우주공간은 이제 지구의 일상생활에서 없어서는 안 될 존재가 됐다.

 

 

 

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1990년대까지 우주로켓은 100% 정부 주도였지만, 2000년대 이후에는 전체 발사의 45%를 민간이 차지하고 있다. 이를 '뉴 스페이스(New Space)'라고 한다. 민간 주도 상업적 우주개발이 최근의 추세다. 

 

1957년 10월 최초의 인공위성 스푸트니크(Sputnik) 1호가 발사되면서 인류는 우주 시대를 맞이했다. 1957년 이후 지금까지 1만 1000여 대의 인공위성이 우주로 발사됐다. 인공위성은 날씨 정보, 위치 정보, 내비게이션, 관측 영상 등 다양한 서비스를 제공하고 있다. 군사적으로도 표적 탐지와 조준, 정찰 영상, 통신 도청 등에 활용된다.

 

인공위성 관련 수요가 늘면서 지구 궤도엔 앞으로 더 많은 인공 우주 물체가 늘어날 것이라는 게 전문가들의 진단이다. 2012년부터 2021년까지 10년간 소형 위성 총 4676개가 발사됐다. 이 가운데 미국이 3241개로 전체의 69.3%를 차지했으며, 이어 영국 421개(9%), 중국 274개(5.9%) 등의 차례였다. 한국은 21개로 12위에 그쳤다.

 

미국의 우주 관련 스타트업은 지난해 말 350개를 넘은 것으로 추산된다. 중국의 우주개발은 국영기업 주도여서 혁신을 제한하는 한계가 있었으나 2014년부터는 뉴 스페이스 활동도 본격화하고 있다 지난해 말 기준 중국의 우주 스타트업은 150개 이상으로 파악된다.

 

‘올드 스페이스(Old Space)’가 주로 강대국의 정치적·군사적 수단으로 이용됐다면, 뉴 스페이스는 이익을 추구하는 민간의 상업적 수단이 되고 있다. 이런 전환에는 위성 발사 비용의 대폭 감소가 결정적 계기가 됐다.

 

지구 저궤도(고도 500~1500㎞)에 있는 국제우주정거장 화장실 설치 비용은 2800억 원이었다. 우주정거장까지 물 1L를 보내는 비용이 5000만~7000만 원, 우주인 한 끼 식단은 약 50만 원일 정도다. 저궤도 위성이란 고도 3만6000㎞ 이상 높이에서 지구 자전 주기와 같은 속도로 지구 주위를 공전하는 정지궤도위성과 달리, 2000㎞ 미만의 비교적 낮은 높이에서 움직이는 위성을 뜻한다.

 

우주로켓은 에너지의 90%를 대기권 돌파에 사용되는 발사체에 들어간다. 즉 연료가 들어 있는 1단, 2단 로켓에 가장 큰 비용이 들어간다는 말이다. 이전까지 이런 발사체는 한 번 쓰고 전량 폐기됐다.

 

최근 민간업체들은 이런 발사체를 9번, 10번까지 재사용하는 기술을 확보해 운용하고 있다. 또 한 번 발사에 수십 대의 인공위성을 올려놓거나 비행기에서 소형 인공위성을 발사하는 등 기술 발전을 통해 발사 비용을 이전의 10분의 1 수준으로 낮추고 있다.

 

 

 

일론 머스크와 스페이스 엑스

 

스페이스X, 블루 오리진, 버진 갤럭틱, 오비털 사이언스 등 민간 우주회사들은 이제 우리에게도 낯설지 않다. 우주가 신산업을 열고 있다. 모건스탠리는 2040년경 세계 우주산업 시장 규모를 약 1000조 원으로 내다본다. 메릴린치는 최소 3500조 원이 넘을 것으로 예측한다.

 

특히 일론 머스크(Elon Musk)가 2002년에 설립한 미국의 우주개발 기업 스페이스 엑스(SpaceX)는 설립 6년 만에 미국 우주항공국 나사(NASA)로부터 100억 달러의 화물 운송 계약을 따내 세상을 놀라게 했다. 

 

일론 머스크 스페이스엑스 최고경영자(연합뉴스)

 

스페이스엑스는 우주 발사체 사업과 더불어 저궤도 위성을 이용한 인터넷 서비스 ‘스타링크’를 운영한다. 스페이스엑스는 남극 연구 기지를 포함해 7개 대륙 모두에서 스타링크 인터넷 연결이 가능하며, 전 세계 가입자 수가 100만 명을 웃돈다고 밝혔다.

 

접시형 안테나와 라우터, 충전지 등으로 구성된 장비 세트만 있으면 지상에 설치된 기지국이나 중계기를 거치지 않고서도 스마트폰 등 단말기가 위성으로부터 신호를 받아 인터넷에 연결할 수 있다. 이에 재난 상황 또는 기지국 설치가 어려운 산간 등 오지에서 유용하게 쓰일 수 있다.

 

스페이스 엑스는 사상 처음으로 2017년 재사용 로켓(팰컨9) 발사에 성공하면서 저궤도 소형 위성 발사 비용이 거의 10분의 1 수준으로 줄었다. 스페이스엑스는 팰컨9의 궤도 비행에 성공한 이후 200번째 발사 성공이라는 기록을 보유하고 있다. 팰컨9이 첫 100회 발사를 완료하는 데는 10년 반이 걸렸지만 다음 100회를 달성하는 데는 2년이 조금 넘게 걸렸다.

 

우리나라가 달에 보내는 다누리호 발사도 스페이스 X의 ‘팰컨 9’으로 이루어진다. 우주개발 기술력이 부족한 국가나 스타트업의 우주산업에 대한 접근이 가능해진 것이다. 스페이스 엑스는 로켓 재활용뿐만 아니라 천문학적 가격의 위성 보호 덮개인 페어링(Fairing) 재활용 기술까지 확보해 인류의 우주 시대를 성큼 앞당기고 있다.

 

 

팰컨9로켓의 비행 궤적(스페이스엑스 제공)

 

 

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미-중의 우주 경쟁은 앞으로 어떻게 펼쳐질까. 결국은 자금력과 기술력이 관건이다. 현재로선 두 가지 모두에서 미국이 앞선다. 그러나 중국이 일부 첨단 기술에서도 미국을 따라잡고 있듯이 중장기적으로는 우주산업도 예외가 될 수 없다는 시각도 만만찮다.