클릭하시면 더 큰이미지를 보실 수 있습니다 임철호 한국항공우주연구원 원장이 지난 9일 서울 중구 문화일보 인터뷰 룸에서 우리나라가 우주 강국이 되려면 정부의 일관된 정책과 국민의 애정 어린 지원이 있어야 한다고 역설하고 있다. 김선규 기자 ufokim@
임철호 한국항공우주연구원장
美선 IT서 번 돈 우주산업 투자
기업도 위성개발 참여시키는데
韓, 연구인력·기술지원 부족해
머지않은 미래 우주호텔도 개장
선진국과 격차해소 시급한 상황
독자적 기술력 확보에 주력해야
소행성서 희토류·金 캐겠단 말
황당하겠지만 선진국선 실행중
韓도 우주 분야 투자 더 늘려야
모든 ‘독립’은 혁명아의 피를 끓게 한다. 올해는 3·1 운동 100주년이자, 임시정부 수립 100주년이다. 제국주의 일본에 종속돼 주권을 잃어버렸다가 국가의 자존을 회복하려는 “대한독립 만세”의 외침은 100% 대한민국으로 향하는 중대 이정표였다. ‘우주 독립’의 혁명아들이 모여 있는 한국항공우주연구원(이하 항우연, KARI·Korea Aerospace Research Institute)에는 2018년 11월과 12월이 그런 순간이었다. 각각 발사체(로켓)와 인공위성 분야에서 2개의 커다란 이정표를 세운 날이었기 때문이다.
로켓 독립과 위성 독립은 ‘우주 주권 확립’으로 가는 쌍두마차다. 첫 번째 이정표는 11월 28일 고흥 나로우주센터에서 쏘아 올린 시험발사체가 세웠다. 로켓 독립의 첫 관문을 무사히 통과했다. 길이 26m가 채 안 되는 1단짜리 소형 로켓이지만 순수 국산 기술로 만든 엔진의 테스트 작업을 훌륭하게 수행한 것이다. 140초의 연소 목표 시간을 넘겨 151초 동안 타오른 엔진은 209㎞ 우주 상공까지 치솟았다가 낙하했다. 이 테스트는 3년 후 1.5t의 중형 위성을 싣고 발사 예정인 길이 47.2m의 3단형 한국형 발사체의 ‘심장’, 75t급 엔진 5개의 성능을 실제 비행 상태에서 사전 검증하기 위한 과정이다.(로켓은 수직으로 선 상태에서 맨 아래 1단부터 머리 부분에 해당하는 맨 위 3단까지 1, 2, 3단으로 구분된다. 분리를 염두에 두고 단계적으로 쌓아 올리는 구조다.) 두 번째 이정표는 12월 5일 프랑스령 남미 기아나에서 쏘아 올린 천리안위성 2A호이다. 인공위성 독립의 여러 관문 중 가장 덩치가 크고 복잡한 기술이 요구되는 정지궤도 위성 중 완전한 독자개발 1호이다. 바로 직전의 정지궤도 위성은 한·프 합작품이었다.
로켓 독립과 위성 독립 1차 관문의 무사통과란 양대 이벤트의 성공으로 아직 흥분이 채 가라앉지 않은 항우연에서 786명의 석·박사급 연구인력을 이끌고 있는 임철호 원장을 만나 우주 독립을 향한 대한민국의 꿈과 기대, 그리고 시련의 순간까지 긴 이야기를 나누었다. 전남 고흥에서 잠깐 일을 보러 서울로 올라온 틈을 타 성사된 인터뷰에서 임 원장은 약 2시간에 걸쳐 지난해 말 뜨거웠던 순간을 회고하고, 앞으로의 계획과 함께 미래에 우주항공학도를 지망하는 ‘스페이스 키즈’를 향한 충고도 해주었다.
―지난 연말 우리나라 우주개발사에서 기념비로 삼을 만한 소식 2개가 있었다. 하나는 시험발사체 발사 성공이고, 다른 하나는 천리안위성 2A호 개발 성공이다. 국민 모두 기뻐했지만, 특히 우주항공 분야를 개척하는 선구자로서 감회가 컸을 것 같은데.
“작년 11월 28일 고흥 나로우주센터에서 75t급 엔진을 단 발사체가 하늘로 올라갈 때를 잊지 못한다. 발사대에는 로켓이 서 있고, 통제동에서는 개발자들이 발사 직전까지도 부품 등 모니터링을 하느라 정신이 없었다. 연구동에는 외부로 난 창문을 통해 로켓이 올라가는 모습을 지켜보기 위해 과학기술정보통신부 장관을 비롯한 참관인 100여 명이 모여 있었다. 카운트 다운이 시작돼 ‘5, 4, 3, 2, 1, 발사!’하고 올라가는 순간 꼬리에서 희고 검붉은 화염이 뿜어져 나왔다. 서서히 하늘을 향해 솟던 시험발사체는 불과 몇 분 안에 점이 되어 완전히 시야에서 사라졌다. 몇 초 후 울컥 감동이 몰려왔다. 가슴이 뜨거웠다. 그런데 정작 통제동에 있는 개발팀 박사들은 로켓의 발사 순간을 보지 못했다. 그곳에는 창문이 없기 때문이다. 대신 안정된 궤도에 올라갈 때까지 순간순간 들어오는 신호를 모니터하며 컴퓨터 화면에서 눈을 떼지 못했을 것이다. 운동회에서 자기 자식이 달리는 장면을 지켜볼 수 없는 부모 심정 같지 않았을까. 발사통제센터(LCC)에는 로켓 개발에 참여한 한화에어로스페이스, 항공우주산업(KAI) 등 민간업체의 엔지니어들이 비슷한 심정으로 박수를 치고 환호하고 있었다. 이 자리를 빌려 다시 한 번 새해 인사를 겸해 성원해 주신 국민 여러분에게 감사의 말씀을 드리고 싶다.”
―작년 12월 5일 프랑스령 남미 기아나에서 프랑스의 아리안로켓에 실려 천리안위성 2A호 발사도 성공했는데, 이후 소식이 궁금하다. 왜 프랑스 로켓으로 발사했을까. 그리고, 시험발사체처럼 천리안위성 2A호도 국내 독자 개발품인가.
“발사 후 지난 12월 21일에 목표로 하는 정지궤도에 성공적으로 진입했다. 현재 위성은 정상 작동 중이고, 앞으로 6개월 이상 테스트를 거쳐 본격 기상관측 임무에 돌입하게 된다. 프랑스 로켓으로 쏜 것은 아직 국내에 이 정도 위성을 발사할 수 있는 로켓이 없기 때문이다. 한국형발사체 개발 후 점차 대형위성도 발사할 수 있는 대형 발사체까지 만들어야 가능하다. 위성은 크게 본체와 탑재체로 나뉘는데, 본체는 국내 기술로 독자 개발했고 기상탑재체는 해외에서 도입했다. 기상탑재체는 미국의 해리스사가 세계 최고 기술을 보유하고 있다. 일본의 기상위성도 이 회사 기상탑재체를 쓴다. 하지만 위성체의 전체적인 설계, 조립, 시험, 발사 운용 등은 모두 우리 기술로 해냈다.”
―아리랑위성을 중소형위성이라고 하면 천리안위성 2A는 중대형위성으로 부른다. 자동차로 비유하면 중대형 고급 세단인데, 기술적으로 만들기 더 어렵나.
“아리랑위성은 천리안위성보다 작다. 무게는 1t에서 2t 정도인 데 비해 천리안위성 2A호는 3.5t이다. 그래서 천리안 2A호를 자동차로 비유해 중대형 고급세단에 해당한다고 하는 것이다. 위성이 커지고 임무 수행을 위한 기능과 요구조건이 다르면 설계부터 시작해 모든 것이 달라진다. 정지궤도위성은 저궤도위성과는 다른 기술이 필요하기도 하고, 기상관측 임무에 따라 요구되는 기술 수준 역시 다르다.”
―기존에 운용하던 천리안위성 1호보다 더 빠르고 정확한 기상관측이 가능한 세계적 수준의 기상탑재체를 싣고 있다고 하던데.
“이 정도 성능의 기상관측 탑재체를 보유한 나라는 미국, 일본, 한국 등 3개국이다. 천리안위성 2A호는 평상시 전(全)지구 관측 10분, 위험기상 시 지역관측 최소 2분 이내에 기상관측이 가능하다. 기존 천리안위성 1호보다 공간 해상도는 4배, 관측횟수는 6배 증가했다.”
―다음은 시험발사체 얘기를 해보자. 시험발사체라는 게 무슨 시험을 한다는 뜻인가.
“우리나라는 3년 후인 2021년 1.5t급 중형 인공위성을 지구 저궤도(600∼800km)에 올릴 수 있는 3단형 한국형발사체를 지금 개발 중이다. 이번에 발사한 시험발사체는 3단형 한국형발사체의 일부, 그중에서도 주력 엔진인 75t 엔진을 1단으로 만들어 실제 발사해 봄으로써 엔진의 성능을 테스트한 것이다. 한국형발사체로 가는 중간과정이면서 가장 어려운 고비였다. 2013년 한국과 러시아 합작으로 나로호 발사에 성공한 뒤 순수 우리 기술로 로켓을 쏘아 올리자는 국민 열망이 커졌다. 이에 호응해 개발한 것이 독자 개발한 75t급 엔진이다. 100% 우리 기술로 개발한 로켓은 2021년에 우주로 날아갈 것이다. 3년 후 국산 로켓의 심장이 될 75t급 엔진이 우주 상공에서도 정상 작동함이 이번에 처음 확인된 것이다. 비행시험에 앞서 항우연 연구진이 75t급 엔진을 독자 개발했고, 그동안 나로우주센터에서 지난해 12월 말까지 엔진 지상 연소시험만 100회 했다. 하지만 여기서 끝이 아니다. 앞으로도 70회 이상 연소시험을 더 해서 엔진의 성능과 신뢰성을 완벽하게 확보해야 한다.”(현대자동차가 국산 자동차 1호 포니를 미국에 수출한 게 1976년이다. 하지만 여기에 들어간 엔진은 일제였다. 순수 국산 엔진인 알파엔진을 독자 개발, 탑재한 것은 15년 후인 1991년. 한국이 1993년부터 우주개발을 시작해 그동안 총 15번의 발사 경험을 보유하고 있지만 모두 외국산 내지 합작품 로켓에 실어 날려 보낸 것이다. 순수 로켓 독립은 이번이 첫 시도다.)
클릭하시면 더 큰이미지를 보실 수 있습니다 임철호 한국항공우주연구원 원장이 지난 9일 서울 정동길을 걸으며 ‘우주 독립’의 첫걸음을 뗀 지난해 말 발사 성공의 감격을 설명하고 있다. 김선규 기자 ufokim@
“기술 개발과정에서 지연 요소가 생겨서 부득이하게 발사를 11개월 연기했다. 발사 연기 요인은 크게 두 가지이다. 하나는 엔진 연소시험 과정에서 엔진 불완전연소 현상(연소 불안정이 생기면 폭발 등 위험)이 생겨 이를 해결해야만 했다. 다른 하나는 추진제 탱크 제작 과정에서 용접, 돔 스피닝(추진제 탱크를 둥글게 형성하는 공정) 제작이 어려워서 계속 불량이 발생했다. 아직 국내 산업체들이 추진제 탱크와 같은 특수한 대형구조물들을 만들어 본 경험과 기술이 부족했기 때문이다. 지금은 이러한 문제들이 모두 해결됐다. 사실 이런 로켓 엔진을 독자 개발할 수 있는 나라는 전 세계적으로도 몇 되지 않는다. 성능의 차이는 있지만 우주발사체 기술을 확보한 나라는 미국, 러시아, 중국, 인도, 유럽연합(EU), 일본, 우크라이나, 이스라엘, 이란과 북한 이렇게 10개국이다. 이 중에서도 우리가 개발 중인 75t급 정도의 성능을 내는 엔진을 가진 나라는 이스라엘, 이란, 북한을 뺀 7개국뿐이다.”
―쉽게 말하면 이번에 시험 발사한 것은 엔진 1개이고, 3년 후 본 발사에서는 엔진 5개를 묶은 로켓을 쏘아 올린다고 이해하면 되나.
“그렇다. 추력이 큰 엔진을 만들기 위해 부피를 키우기보다 여러 개를 한 데 묶는 방식을 ‘엔진 클러스터링’이라고 한다. 대표적으로 미국의 스페이스엑스 로켓이 있다. 엔진 9기를 묶은 것이 ‘팰컨 9’, 27기까지 묶은 것이 ‘팰컨 헤비’ 로켓이다. 이런 방식을 사용하는 이유는 고추력 대형엔진을 개발하는데 상당한 기술이 필요하기 때문이다. 차라리 작은 추력의 엔진을 여러 기 묶으면 비교적 쉽게 동일한 고추력을 낼 수 있다.”(2021년 발사 예정인 한국형발사체는 1단에 75t급 국산 로켓 엔진 4기, 2단에 1기, 3단에 7t급 엔진이 차례로 들어간다.)
―결국 우리의 위성을 우리가 만든 발사체로 우주 공간에 올린다는 목표인데, 2021년부터 위성을 발사하나. 시험발사 이후 앞으로 한국형발사체 개발까지 남은 일정과 계획을 설명해 달라.
“한국형발사체는 오는 2021년 2월과 12월에 두 차례 발사한다. 첫 번째는 특별한 용도가 없는 1.5t 무게의 더미(dummy)를 싣고 발사하고, 두 번째 발사는 우주기술 검증 목적의 100㎏급 소형 과학위성을 싣고 발사한다. 그리고, 한국형발사체의 신뢰도 향상을 위해 2022년부터 2024년까지 매년 발사가 예정돼 있다. 2022년에는 시험위성 발사, 2023년에는 500㎏급의 중형위성, 2024년에는 과학위성을 차례로 발사할 계획이다. 이를 위해 올해는 한국형발사체 3단 인증모델을 만든 다음 추진기관 종합연소시험을 진행하고, 내년에는 1단 제작과 종합 연소시험을 할 계획이다. 그리고 한국형발사체 1단에 들어가는 75t 엔진 4기를 묶는 클러스터링 기술도 개발해 나갈 예정이다.”
―남은 한국형발사체 개발에 어려움이 있다면.
“러시아와 협력해 발사했던 나로호와 달리 한국형발사체는 설계, 제작, 시험, 발사 운용까지 모두 우리 힘으로 하는 첫 번째 프로젝트이다. 발사체를 처음 개발하는 과정에서 많은 기술적 난관을 극복해 내야 한다. 이 과정에서 정해진 사업 기간을 맞추기가 매우 어렵다. 특히, 발사과정에서 실패가 있을 수 있다. 아직 연구개발 과정에서의 실패를 용인하는 사회적 분위기가 아니라서 연구진은 무거운 책임감을 갖고 업무에 임하고 있다.”(우주개발사는 사실상 실패의 역사이다. 미국과 구소련도 최악의 경우 인명피해를 포함, 수많은 시행착오를 겪었다. 이웃 일본은 최근 자국 우주개발 실패의 사례를 묶은 책을 당당히 펴내 화제가 되기도 했다.)
―한국형발사체 이후 어떤 발사체를 개발하나. 소형발사체에 이어 대형발사체도 개발하나.
“지난해 수립된 제3차 우주개발진흥기본계획에 한국형발사체를 플랫폼으로 해서 다양한 크기의 발사체를 개발하는 것으로 돼 있다. 소형발사체는 500㎏ 이하의 소형위성을 발사하는, 대형발사체는 저궤도 대형위성이나 지난해 발사한 천리안 2A호와 비슷한 무게 3t 이상의 정지궤도 위성을 발사할 수 있는 발사체로 개발하는 것이다.”
―발사체는 외국이 기술이전을 꺼려 독자 개발해야 하고 시행착오도 겪어야 하는 어려움이 있다. 우리나라 우주발사체 기술이 한 단계 도약하려면 어떤 선행조건들이 필요한가.
“한국형발사체 연구인력이 250명 정도이다. 외국에 비하면 부족한 수준이다. 물론 산업체도 함께 참여하고 있지만 적은 연구인력에 극저온과 고압을 견뎌야 하는 대형구조체 제작기술도 부족해 어려움을 겪었다. 지금은 상당수 극복해서 속도를 내고 있다. 하지만 남은 과제도 있다. 지금보다 효율이 더 좋은 엔진도 개발해야 하는데 이런 부분에 더 많은 지원이 있었으면 하는 바람이다. 산업체들도 우주발사체 개발에 보다 적극적으로 참여했으면 한다. 특히 민간 우주산업을 육성해야 한다. 우리나라는 미국이나 일본과 분위기가 좀 다르다. 미국에서는 정보기술(IT) 산업에서 돈을 벌어 우주 산업에 투자한다. 마이크로소프트(MS)의 고 폴 엘런 같은 거물도 있고, 젊은 기업인들도 있다. 층이 두껍다. 소형위성 발사체 기업들도 생겨나고 있다. 정부에서 스페이스파이오니어 프로그램을 운영해 중소벤처 실패를 자산으로 인정해주고 있다. 나아가 민간 참여폭을 더 넓혀 위성개발까지 맡긴다. 이처럼 단계적으로 산업화하는 과정이 필요하다. 그러면 항우연은 더 어려운 차세대 연구개발에 집중하거나, 외국 우주선진국과 달·화성 공동 탐사 등 미래지향적 프로젝트를 개척하면서 자연스럽게 역할 분담이 일어날 것이다.”
―중국이 지난해 말 세계 최초로 달 뒷면 탐사에 성공했다. 우리도 2020년 달에 시험궤도선을 보내고 달 탐사계획도 추진 중인데.
“지난해까지는 시험용 달 궤도선 구조모델 시험을 진행해 왔고, 올해부터 실제 달에 가게 될 비행모델 조립에 착수한다. 시험용 달 궤도선에는 모두 5개의 탑재체가 실리는데 국내 대학 등에서 개발하는 4개의 탑재체는 올 하반기에 개발이 완료된 후 각종 우주환경 테스트를 진행하게 된다. 나머지 나사(미 우주항공국)가 달 남극의 물 존재 가능성을 확인하기 위해 개발 중인 탑재체도 개발 진행 중인 것으로 알고 있다. 시험용 달 궤도선은 550㎏급으로 달 궤도를 1년 정도 돌면서 달을 관측하게 된다. 목적은 달 탐사에 필요한 핵심기술 확보 및 탐사선과 탑재체 성능을 검증하는 데 있다. 세부적으로는 우리가 만든 달 궤도선이 달 임무 궤도에 성공적으로 진입하도록 하는 기술, 우주인터넷 등 심(深)우주항법을 통한 자력 달 탐사 기술, 달 착륙 후보지의 고해상도 영상 획득, 달 자원분포 조사 및 우주 환경 등을 연구하기 위함이다.”
―달 탐사 글로벌 경쟁이 치열하다. 도널드 트럼프 미 대통령이 달 궤도에 우주정거장을 만든다고 선언해 일본과 러시아 등이 참여하는데 우리는.
“현재 미국이 추진 중인 달 궤도 정거장 프로젝트 참여를 위해 나사로부터 공식 문서를 받아 협의 중에 있다. 우리는 세계 15개국이 참여하는 국제우주정거장(ISS)에 동참하지 못했었다. 이번에 달 궤도 우주정거장 프로젝트에 참여하게 된다면 우주기술 발전과 국가 위상 제고에도 크게 도움이 될 것이다. 아직은 어떤 부분에 참여할 수 있다고 결정을 하진 않았다. 정부에서도 참여를 전제로 어느 정도 동참할 수 있는지 검토할 것이고, 나사도 한국의 참여에 대한 논의가 필요할 것이다. 한국의 달 착륙선은 2030년 이전을 목표로 추진하고 있다. 일단 달 궤도 정거장에 우리나라가 들어갈 부문을 고르고 있는 중이다.”
인터뷰 = 노성열 경제산업부 부장 nosr@munhwa.com
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