첫 자체개발 정지궤도위성 조립
반도체 공장을 연상시킬 정도의 최첨단 조립실 안에서는 방진복을 입은 프랑스 연구진 3명과 우리 연구원 2명이 위성 본체에 연결시킬 부품을 심혈을 기울여 조립하고 있었다. 통해기 본체는 높이 2.4m에 가로, 세로 각각 2.6m의 정육면체로 무게는 약 2500kg이 나가는 대형 위성이다. 정지궤도위성으로는 무궁화 1,2,3,5호에 이어 다섯 번째이지만, 우리 기술로 개발하는 첫 번째 정지궤도위성 이라는 점에서 남다른 의미가 있다.

우리나라의 위성 개발 능력은 미국 등 우주선진국에는 미치지 못하지만, 그렇다고 마냥 손을 놓고 있지는 않다. 2006년 다목적실용위성 2호를 성공적으로 발사해 2007년 6월부터는 위성영상을 해외에 판매하고 있으며, 소형위성 분야에서는 동남아시아 등 상대적으로 기술력이 열위에 있는 국가에 수출하고 있는 상태다.

한편 전남 고흥군 봉래면 예내리 하반마을 해안가에선 한국 우주개발의 초석이 될 나로우주센터가 서서히 그 면모를 드러내고 있다. 우주센터의 사령부라 할 수 있는 발사통제동 옥상에서 바라보면 왼편으로 추적레이다동의 안테나가 꼿꼿이 서 있고, 정면으로는 발사체를 해상으로 운송하게 될 접안 시설, 그리고 시선을 멀리 동쪽으로 향하면 산봉우리를 70m나 깎아 만들었다는 발사대 부지가 보인다. 지금 이곳은 2008년 말 소형위성발사체(Korea Space Launch Vehicle)를 성공적으로 쏘아올리기 위해 여념이 없다.

전남 고흥 발사대 기반 공사 한창
발사대는 현재 기반 공사가 한창인데, 암반을 깎은 지하 구덩이에 추진제 공급 설비와 발사관제설비 등이 들어설 중앙공용시설에 콘크리트를 붓는 작업이 진행되고 있으며, 발사대 옆에 자리할 산화제 액화질소 탱크 건물도 거대한 크레인 밑에서 골조 공사가 진행 중이다. 오는 6월 발사대의 모든 인프라가 구축되고, 9월경 인증 시험을 거치고 나면 한국 최초의 우주센터가 위용을 드러내게 된다.

자국의 우주센터에서 위성발사체를 쏘아올린다는 점은 어떤 의미가 있을까? 항우연 백홍열원장은  “우주선진국의 힘을 빌리지 않고, 독립적으로 우리의 발사체를 우리 땅에서 발사한다는 사실은 대한민국 우주개발사에서 있어 가장 역사적인 순간으로 기록될 것”이라고 말한다. 세계에서 13번째로 우주센터를 보유한 국가이자, 성공하게 되면 세계에서 9번째로 자력 위성발사에 성공한 ‘스페이스클럽’에 가입하게 된다.

우주개발은 크게 위성체 분야와, 발사체(로켓)와 우주센터, 기타 우주 응용 분야로 나눌 수 있다. 우리나라의 인공위성 개발 기술은 상당한 수준에 와 있다. 상대적으로 뒤늦은 분야는 발사체로 통칭되는 로켓 개발이다. 남북 분단과 함께 한반도의 복잡한 지정학적 위치가 군사 목적은 물론 과학로켓 개발까지 저해하고 있는 게 현실이다. 

그래서 2008년 12월에 선보일 소형위성발사체 KSLV-Ⅰ은 그 의미가 남다르다. KSLV-Ⅰ은 추력 150~170t급의 액체 추진제를 사용하는 로켓으로 1단 액체엔진은 러시아와 공동 개발해 오는 10월 나로우주센터로 들어오게 되며, 고체 킥모터가 장착된 2단은 순수 국내 기술로 개발한 것이다. 그러나 발사체의 핵심 기술은 액체 추진 엔진이라는 점에서 러시아와 공동 개발한 KSLV-Ⅰ은 남은 숙제가 많은 성과물이다.

“우주개발 분야에서 남에게 기술을 이전받는다는 말은 존재하지 않는다. 액체 엔진도 마찬가지다. 다만 현재 러시아와 공동으로 개발 중인 KSLV-I을 작업하는 과정에서 우리 연구진이 눈으로 보고 귀로 들은 내용과 노하우를 바탕으로 한국에서 독자적으로 개발해야 한다.” 항우연 우주발사체체계실의 홍일희 그룹장의 말이다. 이를 바탕으로 항우연은 2017년 한국형 소형위성발사체 KSLV-II 를 개발하고, 2020년부터는 이를 실용화한다는 계획을 내놓고 있다. 우리나라도 액체 추진 로켓 기술이 전무한 것은 아니다. 항우연은 지난 2002년 외국의 기술 도움 없이 국내에서 독자적으로 개발한 순수 국산 액체 추진제 KSR-III 로켓을 개발해 성공적으로 발사한 바 있다. 항우연은 KSR-III의 성공적인 발사가 러시아와 공동 개발에 참여할 수 있는 우리 연구진의 능력을 보여준 것으로 평가하고 있다.

액체추진 엔진 핵심기술 개발 과제
작년 11월에 과기부가 내놓은 우주개발 세부실천 로드맵은 우주개발국으로 진입하기 위한  빠듯한 스케줄을 담고 있다. 인공위성의 경우 저궤도실용위성인 다목적실용위성 5호, 3호, 3A호를 각각 2010년, 2011년, 2012년에 쏘아올리고, 시스템기술과 본체기술을 자립화한 광학탑재체(EO) 실용위성을 2016년까지 개발한 다음, 합성영상레이다(SAR) 실용위성은 2020년까지 완전 기술자립화한다는 계획이다.

또한 발사체의 경우 2008년 170톤급 소형위성발사체(KSLV-Ⅰ)를 성공적으로 발사하고, 이후 발사체 개발에 필요한 기반시설인 연소기와 터보펌프 시험설비를 2010년까지 구축할 계획이다. 그리고 2012년에는 엔진 시험설비, 2014년에는 추진기관 종합시험 설비를 설치한다. 이렇게 되면 2017년까지 300t급 한국형발사체를 자력으로 개발한다는 로드맵을 착착 진행해 나가는 셈이다.

달 탐사 착륙선 2025년 발사
우주탐사는 중장기적으로 추진하되 달탐사위성(궤도선)1호를 2017년 착수해 2020년 발사하고, 달탐사위성(착륙선)2호를 2021년 착수해 2025년 발사한다는 계획이다. 과연 한국도 2020년에는 달 탐사선을 우주 공간에 보낼 수 있을까? 기술적인 문제는 물론 천문학적인 예산과 한반도가 처한 지정학적인 문제 등 수많은 난관이 기다리고 있을 것이다. 그러나 우주개발을 주도하고 있는 항우연 연구원들은 하나같이 자신감에 차 있었다. 그런 측면에서 항우연은 2008년 ‘다이내믹 코리아’라는 기치를 가장 높게 들고 있는 한국의 에너지원이라 할 수 있다. 홍일희 그룹장의 말을 들어본다.

“최근 중국과 일본이 우주개발 분야에서 두드러진 성공을 보이는 것은 오랫동안 추진해 온 우주개발의 성과가 분명하지만, 한편으론 미국과 러시아의 도움을 받은 면이 없지 않다. 우리는 주변국보다 훨씬 더 어려운 현실에서 일하고 있다. 그러나 우리는 우주개발 분야의 신흥 엔진이라 할 수 있다. 한 예로 러시아의 우주개발 종사자들은 러시아에 파견된 우리의 젊은 연구진을 보며 무척 부러워한다. 공동 개발에 참여하고 있는 러시아의 연구진들은 60~70대 노인들이 많은데, 항우연 발사체사업단의 경우 연구원 평균 연령이 35세로 하나같이 열정이 넘쳐흐른다. 경험이 부족할 뿐이지 능력 면에서는 세계 어느나라 연구진과 비교해도 결코 뒤지지 않는다.” 전문가들 사이에서는 “우주탐사 영역은 후발국이 선진국을 따라잡는다는 게 불가능에 가깝다”는 말이 정설로 자리 잡고 있다. 그러나 2008년 KSLV- I의 성공적인 런칭을 기점으로 한국이 우주개발국에 한발 다가갈 수 있게 된다는 점도 무시할 수 없다. 홍일희 그룹장의 다이어리 표지에 굵은 글씨로 새겨진 ‘2008 무한도전’이라는 단어가 믿음직하게 다가오는 것도 그 때문이다.

최근 웬만한 집이면 갖고 있는 정수기. 이 제품이 우주개발과 관련이 있다면 믿을까. 정수기는 NASA(미국 항공우주국)에서 아폴로계획을 진행하면서 우주인들의 식수문제를 해결하기 위해 최초로 개발됐다. 이는 중금속과 악취를 걸러주는 이온 여과장치가 근간이다. 이것이 상품화되면서 부엌까지 파고든 것이다.

이런 사례는 상당히 많다. 우리 주변에서 흔하게 볼 수 있는 단층촬영기술, 주택단열재, 화재경보장치, 선글라스 등도 바로 NASA에서 개발한 기술을 토대로 일상생활에서 사용되고 있는 것들이다. 우주개발을 통해 만들어진 상품인 셈이다. 예컨대 아폴로계획을 통해 개발한 디지털 신호처리 및 화상기술은 병원에서 자주 보는 CT(컴퓨터 단층장치)와 MRI(자기공명영상) 등과 같은 의료기기의 탄생을 도왔다.

아폴로탐사 1300여건 특허 민간 이용
주택단열재도 우주선 단열장치를 일반주택에 적용시킨 것인데, 아폴로 우주선에는 지구대기를 통과할 때의 마찰열과 우주공간의 급격한 온도변화에 대응하기 위해 알루미늄 단열장치가 사용됐다. 화재경보장치는 우주정거장인 스카이 랩에서 일어날지도 모르는 화재를 미리 감지하기 위해 개발된 것이다.

더욱이 우주개발을 통해 나온 위성 통신방송, 기상예보 및 재난 감시, 위성항법장치(GPS) 등이 다른 산업으로 파급돼 이미 우리의 일상생활을 풍요롭게 하고 있다. 또 위성을 통한 지리정보 획득이나 초정밀 위치 탐색은 국가 안보 분야에서는 없어서는 안 되는 기술이다.

이처럼 우주개발을 통해 얻어진 기술은 미래성장의 원동력이고, 앞으로 생활에 두루두루 쓰이게 된다. 산업 파급효과가 엄청나다는 얘기다. 미래학자 앨빈 토플러는 저서 ‘부의 미래’에서 “우주개발 1달러 투자가 7~12달러의 경제적 효과를 창출할 것”이라며 “우주공간으로의 도약이 부의 혁명적 전환을 가져올 것”이라고 전망했다.

그래서 미국의 새로운 상품은 NASA에서 나온다는 말이 있을 정도다. NASA가 공식적으로 우주기술을 민간으로 이전하기 시작한 것은 1973년이다. 그동안 이러한 기술이 미국 등에서 유용하게 사용됐음은 물론이다. 미국 아폴로 달 착륙 프로젝트로 창출한 3000여건의 특허 중 1300여건의 특허가 국민경제에 이용됐다는 사실이 이를 입증한다. 이런 이유로 우주개발은 고부가가치 미래산업으로 불린다. 선진국들이 막대한 연구개발예산이 소요되는 우주분야에 경쟁적으로 투자하는 것이 바로 이런 이유다.

우주자원 확보 새로운 영토전쟁
미국, 러시아는 이미 1950년대부터 위성체 및 우주발사체 분야 개발을 시작했고, 유럽도 1970년대부터 우주개발에 착수했다. 이 우주개발 선진국들은 전 세계 인공위성의 약 90%를 개발했으며, 우주발사체 개발 및 발사서비스 분야에서도 독보적인 위치를 선점하고 있다.

그러나 우주개발 선진국의 노림수는 이러한 실용적인 우주기술만을 위한 것은 아니다. 미국이 아폴로계획 이후 주춤했던 달 탐사를 다시 우주개발의 중심으로 옮기고 있는 이유는 무엇일까. 인류의 과학적 호기심을 충족하려는 것도 있겠지만, 가장 큰 목적은 우주에 대한 지배력을 바탕으로 우주 자원 및 미래 에너지를 확보하려는 데 있다고 봐야 한다. 그래서 미국을 비롯한 러시아, 유럽, 중국, 일본, 인도 등 우주개발 선진국들은 달 탐사 및 행성탐사 계획을 연이어 발표하면서 그 열기를 더하고 있다.

달 탐사를 비롯한 행성탐사 활동은 인류에게 새로운 우주과학 지식을 보급하게 된다. 달의 진공을 이용한 과학연구 등 우주 과학지식의 활용은 인류에게 많은 것을 가져다 줄 수 있다. 하지만 우주개발 선진국은 이보다는 자원탐사와 함께 우주패권에 더 심혈을 기울이고 있다.

이들은 이미 그동안의 달 탐사를 바탕으로 달에 100여개의 광물자원이 있는 것으로 파악하고 있다. 지난해 9월 발사된 일본의 가구야 1호의 임무는 1년간 달 궤도를 돌면서 광물분포 자료를 확보하는 것이며, 10월에 쏘아 올려진 중국의 창어 1호도 달 표면 광물 원소의 분포를 분석하고 달 지표면의 특성과 온도를 파악하는 데 목적이 있다. 달에는 인공태양이라 불리는, 핵융합 발전의 원료가 되는 헬륨3이 100만∼500만t이 매장돼 있는 것으로 알려져 있다. 금은 1g당 21달러인 데 비해 헬륨3은 무려 400달러다. 엄청난 자원의 보고인 셈인데, 이를 지구로 가져오겠다는 계획이다.

또한 달 탐사는 우주 기술의 발달에 따라 실질적인 우주 영토 확장 등 우주패권을 염두에 둔 것이다. 최근 1040억 달러라는 천문학적 예산을 책정한 새로운 우주개발 로드맵을 발표한 미국은 새로운 유인우주선 개발과 함께 2020년까지 달에 영구기지를 건설해, 그곳을 전초기지로 화성에까지 인간을 보낸다는 목표를 세우고 있다. 일본도 가구야 1호 발사를 시작으로 2030년에 달에 유인우주기지를 건설한다는 계획이다.

달에 매장된 ‘헬륨3’ 1g당 400달러
과거 바다로 나갔던 강대국들의 목적은 미지의 세계를 개척해 영토, 자원 확충에 목적이 있었다. 21세기에 우주로 향하는 것도 상황은 비슷하다. 더욱이 국토도 작고, 자원이 빈약한 우리나라로서는 더 절실하다. 그래서 우주로 향하고 있는 것이다. 때문에 우주개발만이 미래를 담보할 수 있는 산업이라는 것에 대한 전 국민의 공감대가 현 시점에서 더욱 더 필요한 상황이다.   

오는 4월 8일, 마침내 한국인 최초의 우주인인 고산 씨가 우주로 가는 여정을 시작한다. 3만6000대의 1의 경쟁을 뚫고 우주인으로 선정된 고씨는 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 러시아의 소유즈 우주선을 타고 국제우주정거장으로 올라가 10일간 우주과학실험을 마친 후 4월 19일 지구로 귀환할 예정이다.

한국인이 이제 ‘지구’라는 울타리에서 벗어나 무한한 우주 속으로 첫발을 내딛게 되는 것이다. 이번 우주로의 비행은 유인우주기술을 축적하는 계기가 될 것이라는 점에서 그 의미가 크다. 이는 한국이 우주개발을 시작한 지 15년 만에 이루는 쾌거로 앞으로 우리나라에 ‘우주 열풍’이 불어닥칠 것으로 기대하고 있다.

열흘동안 우주체류 후 지구로 귀환
이미 이런 조짐은 곳곳에서 포착되고 있다. 가장 먼저 증시에서 반응하고 있다. 새해 벽두부터 우주항공테마를 형성하며, 관련 기업들의 주가가 폭등하고 있는 것. 고씨는 우주에서 각종 실험을 하게 되는데, 이것이 ‘우주한국’의 밑거름이 될 것임은 자명하고, 이로 인해 우주항공 관련 기업들이 본격적인 성장을 할 것이기 때문이다.

또 우리나라 최초의 우주인이 될 고씨와 예비우주인인 이소연 씨의 인기는 유명 연예인을 방불케 할 정도다. 예컨대 이들이 한국항공우주연구원에서 훈련을 받고 있을 때에는 방문단으로부터 사인 세례를 받는 등 첫 우주인에 대한 국민의 높은 관심을 실감할 수 있다. 삼성종합기술원에서 인공지능 관련 분야를 연구해 온 과학인 고씨는 육군 병장으로 병역을 마쳤고, 서울대 수학과와 서울대 인지과학 협동과정 석사과정을 거쳤다. 그는 대학 시절 산악부 대장으로 파미르고원의 해발 7500m 높이의 무즈타크아타산에 오르는가 하면, 전국 복싱 대회에서도 입상하는 등 우주인 선발 이전부터 남다른 체력과 의지력을 보였다.

우리나라는 그동안 ‘우주한국’의 첫걸음으로 한국인 최초의 우주인을 배출하기 위해 각고의 노력을 기울여 왔다. 치밀한 교육 프로그램을 짜 고씨와 이씨에게 훈련을 시키는가 하면, 각종 유인우주실험을 준비해 왔다. 이런 계획대로 고씨와 이씨는 지난해 3월부터 모스크바 외곽의 가가린 우주인 훈련센터에서 강도 높은 러시아어 교육과 체력훈련, 우주선 이론 및 실습 교육을 받았다.

작년 3월부터 러시아서 강도 높은 훈련
국내에서 우주과학 홍보와 우주과학실험 임무훈련을 받기 위해 지난해 12월 22일 러시아에서 귀국한 이들은 1월 2일부터 항공우주연구원에서 진행된 ‘우주과학 임무 종합훈련’을 받았다. 이 훈련은 우주에서 수행할 우주실험과 똑같은 장비가 사용됐으며, 우주에서와 같은 절차로 진행됐다. 이 밖에도 우주생활을 기록하기 위해 국제우주정거장에 설치된 카메라와 같은 기종의 카메라로 작동법을 익히는가 하면, 우주식품을 미리 먹어보며 적응훈련을 하기도 했다.

고씨와 이씨는 1월 12일 미국 항공우주국(NASA) 존슨우주센터에서 1주일간 국제우주정거장의 미국 모듈 구조에 대한 훈련을 수행하고, 통신방법 등에 관한 교육을 받은 후 러시아로 돌아간다.

이들은 모스크바 근교에서 귀환 때 고산지대 비상 착륙에 대비해 생존훈련을 받게 되며 이후 최종 신체검사와 우주인 시험을 치른 뒤 발사 10∼15일 전 바이코누르 기지로 이동해 우주선 탑승 대기에 돌입한다. 고씨는 세균감염 방지 등 위생 관리를 위해 발사 5일 전부터 외부와 접촉이 차단되고 하루 4시간 이상 집중적인 체력 훈련을 받아야 한다.

대망의 4월 8일, 고씨는 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 소유즈 우주선을 타고 우주로 향한다. 고씨는 발사 5시간 전에 바이코누르 발사장에 도착하며, 발사체와 발사대가 점검되는 동안 우주복을 착용하고 발사 2시간 30분 전 소유즈 우주선에 탑승한다. 발사 5분 전에는 비행시스템을 우주선에서 직접 조정이 가능한 시스템으로 전환한 뒤, 예정된 시각에 우주로 떠난다.

식물 발아 등 총 18가지 우주과학 실험
고씨가 탄 소유즈 우주선은 발사체와 분리된 후 2일간 고도를 높여 지구에서 350km 높이로 공전하고 있는 국제우주정거장과 도킹하게 된다. 이후 국제우주정거장에서 8일간 체류하면서 우주인으로서의 임무를 수행하게 된다. 총 18가지의 우주 과학실험과 지상과의 TV 생중계 인터뷰, 과학강연, 그리고 우주에서의 생활 모습들을 생생하게 보여줄 것으로 기대된다. 우주 과학실험은 식물 발아 실험과 변이 관찰, 한반도와 지구의 대기 및 기상관측, 초파리를 이용한 중력반응과 노화유전자 탐색, 미세중력상태에서 소질량 물체의 무게 측정 장비 개발 등 기초과학실험 13가지와 우주에서 회전운동, 뉴턴 법칙 비교실험 등 교육실험 5가지로 예정돼 있다.

열흘 동안의 우주비행을 마친 후 고씨는 소유즈 우주선 귀환 모듈에 탑승해 4월 19일 지구로 귀환한다. 러시아의 소유즈 우주선은 지구로 귀환할 때 미국처럼 우주왕복선에 탑승해 착륙하지 않고 캡슐에 실려 낙하산을 타고 바이코누르 우주기지 근처 초원에 떨어진다. 러시아는 비용절감을 위해 이 방법을 사용하고 있다. 고씨는 이후 러시아 병원에서 약 2주간 휴식을 취한다. 고씨가 우주에서 임무를 무사히 마치면 우리나라는 세계에서 35번째로 우주인을 배출한 나라가 된다. ‘우주한국’의 첫 행보를 전 세계에 알리게 된다. 바로 우주선진국 진입의 신호탄을 쏘아 올린 것이다.

[SET_IMAGE]2,original,left[/SET_IMAGE]최초의 우주인과, 나로우주센터, 소형위성발사체가 성공적으로 발사되고 나면 한국은 정말 우주개발국에 진입했다고 볼 수 있는 것인가. 또한 경제적인 효과는 어느 정도인가.
“발사체를 발사해 위성자력발사국의 지위를 얻을 수 있도록 장소와 시설, 장비, 인력을 운용하는 곳이 우주센터라고 할 수 있다. 지금까지는 우리나라가 위성을 개발하면 외국의 우주센터를 이용했지만, 이제부터는 독립적으로 발사 시스템을 이용할 수 있어 경제적인 이득 뿐만 아니라 기술적인 독립을 의미하기도 한다. 우주센터는 또한 우주과학을 홍보할 수 있는 홍보관도 갖추게 되어, ‘우주한국’의 자부심을 갖게 되는 계기가 될 것이다.

우주센터의 경제적인 효과는 과학기술위성2호를 필두로 우리 위성을 자력으로 발사하게 된다. 그동안 우리는 외국의 발사체를 이용해 위성을 발사함으로써 상당한 외화를 지불해야 했다. 예를 들어 지난 2006년에 발사한 다목적실용위성2호의 발사비용은 모두 2000만 달러에 육박한다. 내부적으로는 우주센터가 들어섬으로써 관광객 증가와 함께 지역 경제에 미치는 파급효과도 상당할 것으로 예측하고 있다.”

한국의 우주개발 기술 수준은 어느 정도인가.
“선진국에 비해 짧은 편이지만, 연구원에서는 위성정보 수신, 관제, 데이터 처리 등에서 경쟁력 있는 기술을 축적하고 있다. 이를 바탕으로 2006년 6월 쏘아올린 다목적실용위성 아리랑2호에 이어 현재, 성능이 개량된 다목적실용위성3호, 전천후 영상레이더를 탑재한 다목적 실용위성5호 정지궤도 통신시험과 해양탐사, 기상관측 임무를 수행할 통신해양기상위성까지 3개 위성을 동시 개발하고 있다.” 

우주개발에 들어가는 예산은 어느 정도인가.
“우주개발진흥기본계획에 따르면 2007년부터 2016년까지 총 3조6000억원 규모의 투자계획을 세워놓고 있다. 투자비중으로 보면, 위성체분야에 50%, 발사체 및 우주센터에 46%, 그리고 기초연구개발 및 위성활용 등 기타분야에 4% 정도를 투자하게 된다.”