(시사저널=김형자 과학칼럼니스트)
11월27일 한국의 대표 발사체 누리호가 4차 발사에 성공했다. 새벽 1시13분, 어둠을 가르며 중력을 이기고 솟아올라 '차세대중형위성 3호'와 12기 큐브위성(초소형 위성)을 목표 궤도인 600km에 분리·안착시키는 데 성공했다. 2023년 5월 3차 발사 이후 2년 반 만이다. 누리호는 2027년까지 두 차례 더 발사될 예정이다.
여기서 하나의 의문점이 생긴다. 누리호는 2022년 6월 2차 발사 때 이미 '발사 성공' 타이틀을 달았다. 그런데 왜 같은 발사체를 여섯 차례나 반복해 발사하는 바다이야기룰 걸까. 또 이번 누리호 4차 발사 성공이 미래의 우주 여정에 어떤 영향을 미칠까.



11월27일 새벽 한국형 발사체 누리호가 전남 고흥군 나로우주센터에서 발사되고 있다. ⓒ연합뉴스


반복 발사로 신뢰성 높이고 우주 배송 릴게임바다이야기 시대 열어
누리호의 정식 명칭은 '한국형 발사체 2호'다. 1호는 나로호다. 2021년 10월21일 쏘아올린 1차 발사는 목표 고도에 도달했으나 3단 산화제 누설로 궤도 안착에 실패했다. 이후 문제점을 보완해 2022년 6월21일 2차 발사에 성공하면서 미국, 러시아, 프랑스, 중국, 일본, 인도에 이어 한국은 7대 우주 강국에 진입했다 게임몰 . 한국이 만든 발사체와 인공위성을 한국 땅에서 발사해 우주 궤도에 올려놓으며 독자적 발사체 기술과 위성 개발 능력을 보여줬다.
3차 발사는 2023년 5월25일 이뤄졌다. 당시는 '차세대소형위성 2호'를 포함해 큐브위성 7기, 총 504kg의 위성을 궤도에 올려 실제 운영 능력을 세계에 알렸다. 그리고 이번 4차 발사에 성공했다. 누리호 바다이야기룰 를 이렇게 '반복 발사'하는 이유는 안정성을 높이기 위해서다.
한 번 성공한 발사체가 다음에 또 성공한다는 보장은 없다. 이 때문에 여러 차례 발사를 통해 혹시 모를 기술적 오류를 잡아내고 수정해 발사체 성능과 신뢰성을 높이려는 것이다. 발사체 반복 발사의 대표적인 예는 유럽의 '아리안 로켓'과 미국 민간 우주기업 스페이스X의 '팰컨9 로 바다이야기pc버전다운 켓'이다. 이들의 발사 성공 횟수는 각각 약 200회에 이른다. 아리안 로켓이나 팰컨9 로켓은 위성을 우주에 띄우려는 고객들에게 신뢰를 얻은 대표적 발사체다.
누리호 4차 발사에서 가장 눈에 띄는 변화는 '야간 발사'다. 왜 굳이 상황을 파악하기 힘든 컴컴한 새벽에 발사했을까. 그 이유는 '차세대중형위성 3호'의 핵심 임무가 오로라·대기광·자기장·플라스마 등 매우 희미한 빛을 관측하는 게 목적이기 때문이다. 오로라·대기광은 태양광이 강한 시간대에는 잘 보이지 않는다. 희미한 오로라 빛을 잘 관측하려면 위성이 적도를 남쪽에서 북쪽으로 통과하는 순간의 그 지역 시간을 낮 12시30~50분에 맞춰야 한다.
그래서 위성이 600km 상공의 태양동기궤도에 올라 목표 지점까지 이동하는 데 걸리는 시간, 로켓 단 분리 시간 등을 모두 계산해 역산한 결과가 바로 새벽 0시55분~1시13분 사이였다. 즉, 태양빛의 간섭을 최소화하는 시간이다. 태양동기궤도는 위성이 항상 태양과 일정한 각도를 유지할 수 있는 궤도로, 지구 그림자에 들어가는 시간이나 햇빛을 받는 시간이 거의 일정하다. 전남 고흥군의 나로우주센터가 목표 궤도면과 정확히 나란해지는 순간은 하루에 한 번뿐이다. 새벽 1시 전후를 놓치면 다음 기회는 24시간 후다. 처음으로 치러진 야간 발사이니만큼 누리호 발사 운영팀은 2·3차 때는 없었던 사전 훈련을 여러 차례 해야 했다. 이처럼 발사 시간까지 위성 임무에 맞춰 조정할 수 있는 수준에 도달했다는 것은 그만큼 누리호의 실전 운용 능력이 발전했음을 뜻한다.
4차 발사는 또 누리호의 힘을 위성으로 증명한 발사이기도 했다. 이번의 탑재 중량은 약 960kg으로 3차 발사 때의 504kg보다 약 2배로 늘어났다. 목표 고도 또한 550km에서 600km로 더 높아졌다. 엔진은 그대로인 상태에서 무거운 중량의 위성을 더 높은 곳까지 싣고 간 것은 누리호의 기술적 완성도와 비행 성능의 신뢰성이 높아졌음을 나타낸다.
누리호는 지금까지 가장 많은 위성 13기를 싣고 우주로 날아갔다. 이는 누리호가 단순히 시험발사체가 아니라 위성을 원하는 궤도에 정확히 내려주는 우주 택배, 즉 우주 배송 역량을 갖췄다는 것을 의미한다. 여러 위성을 한 번에 쏘아올려 각각의 궤도에 안착시키는 기술을 통해 누리호는 '반복 발사 가능한 우주 수송체계'로서의 신뢰성을 확보한 셈이다. 이는 우주 발사체 서비스 시장에서 매우 중요한 경쟁력이 될 것이다.



누리호에 실린 차세대중형위성 3호 ⓒ연합뉴스


민간 주도의 '뉴 스페이스' 시대 활짝
누리호의 반복 발사에서 확보한 핵심 기술과 데이터들은 한국이 2032년 달에 착륙선을 보낼 차세대 발사체 개발의 핵심 기반이다. 한국 우주산업의 차기 이정표인 차세대 '한국형 발사체 3호(KSLV-Ⅲ)'는 누리호의 3배 성능을 가진, 차원이 다른 '체급'과 '기술'이다. 1.8톤급 달 착륙선을 개발해 독자적으로 달 표면 탐사 능력을 확보하는 것이 목표다. 한국형 발사체 3호가 달 착륙까지 성공하려면 탑재 중량과 추력을 누리호보다 대폭 끌어올려야 한다.
달에는 이미 미국·러시아·중국 등의 착륙선이 방문했다. 그런데 왜 우리나라까지 보내려는 걸까. 이는 과학적·군사적 목적도 있지만 경제적 목적이 가장 크다. 달에는 희토류나 미래 인류의 에너지(핵융합 발전)가 될 수 있는 헬륨3 등 귀중한 자원이 많다. 또 화성 이주 계획에서 달은 그 전초 기지로 활용될 수 있기 때문이다.
한편 누리호 4차 발사는 민간 주도 우주 시대의 서막을 열었다는 점에서 성공의 의미가 가장 크다. 1~3차 발사까지는 한국항공우주연구원 중심으로 이뤄졌다면, 4차 발사는 민간기업인 한화에어로스페이스가 발사체 제작과 조립, 그리고 발사 운영 전체를 총괄해 누리호의 성능을 더욱 끌어올렸다. 이로써 한국 우주산업은 정부 주도에서 민간 주도로 전환되는 변곡점, 즉 '뉴 스페이스(new space) 시대'의 출발을 공식화했다.
정부가 우주산업을 민간기업에 넘긴 이유는 그래야 더 경쟁력이 있기 때문이다. 우주항공청이나 한국항공우주연구원만 우주 개발에 나선다면 발사체 시장에서의 경쟁력이 떨어진다. 미국 항공우주국(NASA)은 우주산업의 생태계를 민간으로 이전하면서 스페이스X와 블루오리진 같은 거대 우주기업을 만들어냈다. 우리도 민간이 우주산업을 주도하게 해 경쟁력을 키우겠다는 것이다.
그러나 민간 우주 시대는 저절로 열리지 않는다. 한국 기업이 세계시장에서 경쟁력을 갖춘 거대 우주기업으로 성장하려면 정부가 수요를 만들어줘야 한다. 민간기업이 우주로 확장되기 시작한 지금이야말로 정부 지원은 민간 중심의 우주산업으로 향하는 도약대가 될 것이다. 



김형자 과학칼럼니스트