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일본, 첩보위성 분리 성공...한국 큐브샛으로 승부수

일본의 미쓰비시 중공업과 우주항공연구개발기구(JAXA)은 최근 일본정부의 정보수집위성을 일본산 주력 로켓인 ‘H2A’ 33호기를 카고시마현 다네가시마 우주센터에서 발사해 약 20분 후에 예정 궤도에 들어 위성을 분리하고 발사에 성공했다고 발표했다.

이번 정보수집위성에 탑재한 레이더 5호기는 야간이나 악천후 상황용 레이더 위성으로, 전자파 반사를 이용하며 지표를 조사하다가 우주에서 높은 정밀도로 지상의 모습을 관측할 수 있는 것으로 알려져 있다. 1998년 북한이 미사일을 발사하면서 이에 대응하기 위해 발사된 사실상의 정찰위성으로 2011년에 발사한 3호기의 후속 정찰 위성이다.

이와 관련 일본 정부는 “정보 수집 위성을 최대한 활용해 앞으로도 일본의 안보 및 위기관리에 만전을 기할 것“이라는 논평을 내놓았다.

지난 번 발사 다음날부터 52일째 같은 로켓 설비를 활용한 연속 발사 기록을 세웠다. 지금까지 최단 후속 발사 기간은 53일이었다. H2A발사 성공은 27회 연속이고 통산으로는 32번째이며 성공률은 97%로 국제적으로 높은 신뢰성으로 분류되는 95%를 넘는 수준이다.

2016년도의 H2A발사는 이번이 3대째. 설계의 최종 단계에 들어가고 있는 차기 주력 로켓인 ‘H3’은 2020년도에 투입, 연간 6대 정도를 발사한다. H3의 발사 비용은 H2A의 절반인 500억 원 정도가 될 전망이다.

미쓰비시 중공업은 최근 해외 우주시장 개척을 본격화하고 있는데 기술력이나 가격 경쟁력으로 새로운 해외 수주로 연결하려는 계획을 갖고 있다.

H2A는 유럽의 아리안 스페이스와 미국 벤처기업 스페이스 X와는 발수횟수나 가격 면에선 아직 경쟁력이 약하지만 2003년 이후 실패가 없는 신뢰성을 홍보하고 있으며 캐나다, 한국, 아랍 에미리트(UAE)등에서 발사를 수주한 바 있다.

일본은 세계 최소형 로켓 발사체에 도전 중 

한편 일본은 기술력을 키워가면서 세계 최소형 로켓 발사체에 도전하고 있다. 이 기술이 성공하면 이번에 쏘아올린 일본의 H2A 로켓이나 한국형 발사체의 5분의 1크기로 줄일 수 있었다.

그런데 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 개발한 초소형 로켓 SS520호기는 지난 1월 15일 가고시마(鹿兒島)현 우치노우라 우주공간관측소 발사대에서 순조롭게 발사됐으나 발사 직후 1단 로켓 연소가 끝난 뒤 기체 상태를 나타내는 데이터 수신에 이상이 생기면서 2단 로켓 점화를 취소한 바 있었다.

이 로켓은 길이 약 9m50㎝, 직경 50㎝에 불과한 초소형이다. 인공위성을 우주로 실어 나르는 로켓 가운데 세계에서 가장 작다. 여기에 실린 인공위성 트리콤1은 일본 도쿄대가 개발한 것으로 가로·세로 약 10㎝, 높이 30㎝, 무게 3㎏에 불과하다. 제작과 발사 비용은 약 500억 원 정도로 이번에 성공한 상업로켓 H2A(약 1000억 원)의 20분의 1에 머문다.

한국형 발사체 큐브샛으로 승부수

이처럼 일본은 초소형 위성 시장을 겨냥해 저렴한 비용으로 위성을 쏘아올리는 기술 개발에 열을 올리고 있는데 비해 우리나라는 북한과의 경쟁에서도 4~5년 뒤처져 있다.

로켓 기술력은 발사체와 제어기술 수준이 함께 성장해야 한다. 이미 알려져 있듯이 발사체는 중력을 이겨내고 위성이나 핵탄두 등을 지상 위로 쏘아 올리는 로켓의 핵심주체이다. 이미 발사체만으로도 한국은 북한에 한참 뒤져 있다. 북한은 은하 3, 4호(2012년과 15년) 발사 성공으로 1만㎞ 장거리 액체연료 로켓 발사 능력을 보여줬다. 발사체 기술로는 핵심수준인 발사체 3단 분리에도 성공한 바 있고 고체연료 발사도 성공했다.

한국은 액체연료 로켓발사가 우선 목표다. 2013년 2월 발사에 성공한 나로호는 러시아에서 들여온 1단 추진 로켓을 활용했기에 우리 기술이라고 보긴 어렵다.

지난 해 말 미래창조과학부는 정부과천청사에서 국가우주위원회를 열고 2017년 12월로 예정된 한국형발사체 시험발사체 발사를 2018년 10월로 연기하기로 한 바 있었다. 이는 각 분야 전문가로 구성된 전문평가단이 한국형 발사체 사업 추진 현황 전반을 검토한 결과 액체엔진과 추진제 탱크 개발 일정이 예상보다 크게 늦어져 한국형 발사체 핵심인 75t급 액체엔진 성능을 시험하기 위해 추진하던 시험발사체 발사 일정을 10개월가량 연기하기로 했기 때문이었다.

이 발사체는 2010년부터 1조9572억 원을 들여 개발하고 있는 3단형 한국형 우주 발사체의 시험용 모델인데, 2020년 첫 발사를 목표로 추진하던 개발 계획이 갑작스럽게 1년 앞당겨진 것은 박근혜 전 대통령의 한마디 때문이었다. 박 전 대통령이 당선인 시절 2020년까지 달에 태극기를 꽂겠다고 기염을 토하는 바람에 정치적 배려로 시험 시기가 앞당겨졌다가 도로 환원된 것이었다. 2018년 10월에는 과연 어떤 수준의 로켓으로 선보일지가 관심이다.

하지만 초소형 위성 기술은 세계와 경쟁하는 수준이다. 국내에서 개발한 인공위성 3기가 미국 아틀라스V 로켓에 실려 다음 달에 우주로 올라갈 계획이기 때문이다. 이들을 포함해 올해 말까지 우주로 나가는 우리나라 인공위성은 모두 12기나 된다. 국산 초소형 인공위성 개발이 성공적으로 이루어지고 있기 때문이다.

이번에 올라갈 서울대와 KAIST가 개발한 이 인공위성들은 한 변이 10㎝, 무게 1㎏에 불과한 정육면체의 초소형 위성 '큐브샛(CubeSat)'이다. 이 위성은 교육용 수준이 아니라 완전 상업용이다.

이미 국가간에는 큐브샛을 둘러싼 경쟁이 치열하다. 미국은 이 시장의 선도주자로 67.5%의 시장 장악력을 보여주고 있다. 여기에 지금 중국의 위성 기술이 급성장하면서 주목받고 있고 인도도 가세하고 있다.

우리나라도 개발 속도가 빨라지고 있다. 다음 달 발사되는 국산 큐브샛들은 벨기에 본 카만 연구소 주도의 'QB50' 국제 프로젝트에 선발될 만큼 기술력을 인정받았다. QB50은 전 세계 대학에서 개발한 큐브샛 50기를 동시에 우주에 쏘아 지구 대기를 관측하는 위성 네트워크를 구축하는 프로젝트다.

올 6월에는 최근 대학 연구소들이 이에 적극 동참하면서 한국항공대와 경희대, 연세대·조선대·충남대의 큐브샛 6기가 미국 스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려 우주로 간다.

이 발사체는 가장 안정적인 수준으로 평가받고 있는데 스페이스 X는 미국 전기자동차업체 테슬라의 일론 머스크 최고경영자(CEO)가 설립한 민간 우주개발업체이다.

국내에서는 큐브위성 경연대회에 참가했던 연세대·항공대·경희대 출신들이 2015년 설립한 나라스페이스 테크놀로지와 KAIST 과학자들이 창업한 드림스페이스월드도 큐브샛 사업에 동참하고 있다.

변성환 기자  shb97@techholic.co.kr

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