[헤럴드경제=구본혁 기자] 최근 미국이 유인 달탐사 계획을 발표하면서 2018년 우주탐사 경쟁의 서막을 알렸다. 미국의 달 계획에는 일본과 유럽을 비롯해 러시아까지 참여할 것으로 알려졌다. 뿐만 아니라 중국과 인도 등 우주강국들도 독자적인 우주 임무 수행 역량을 더욱 확대 강화하고 있다.

2018년에는 이처럼 우주 진출을 위한 세계의 도전과 협력이 더욱 가속화될 전망이다. 올해 우리나라는 하반기 한국형 시험발사체와 천리안위성 2A호 발사를 앞두고 있어 관심이 집중되고 있다. 

항우연 기술진들이 한국형 시험발사체 인증모델 조립작업을 진행하고 있다.[제공=한국항공우주연구원]

▷독자 액체 로켓 엔진 성능 검증= 먼저 오는 10월 한국형발사체 엔진의 성능을 확인하기 위한 시험발사체 발사가 진행된다. 시험발사체는 비행시험을 통해 한국형발사체 1단과 2단에 적용되는 75톤급 액체엔진의 성능을 검증하기 위한 발사체다. 시험발사체에 사용할 75톤급 엔진의 지상 시험은 완료된 상태다.

현재 나로우주센터에서는 시험발사체 인증모델이 조립되고 있다. 시험발사체는 체계개발모델, 인증모델, 비행모델의 순으로 각각 1기씩 총 3기의 모델이 개발되는데, 현재 조립 중인 인증모델은 발사체의 성능과 기능, 인터페이스, 운용 등의 요구조건이 설계대로 작동하는지를 지상에서 확인하는 기체다. 실제 발사하게 되는 시험발사체 비행모델과 동일하다.

인증모델은 2월께 조립이 완료될 것으로 보인다. 인증모델이 조립되면 전남 고흥 나로우주센터에 마련된 시험설비에서 연소시험 등을 통한 인증 과정을 거치게 된다.

고정환 항우연 한국형발사체개발사업본부장은 “시험발사체 준비는 계획대로 진행되고 있다”며 “시험발사체 발사 준비와 별도로 한국형발사체에 적용할 엔진의 신뢰도를 높이기 위한 시험은 계속 진행될 것”이라고 말했다.

시험발사체를 통해 75톤급 엔진 성능을 확인하면, 이 엔진 4기를 묶어 한국형발사체 1단에 적용한다. 한국형발사체는 2020년 발사 예정이다.

한국형발사체는 1.5톤급 실용위성을 고도 600∼800km의 저궤도에 투입할 수 있는 3단형 발사체로, 순수 독자 기술로 개발된다. 한국형발사체는 독자적인 우주 운송 수단을 확보한다는 측면에서 자주적인 우주 개발의 핵심이라 할 수 있다. 

국내 독자기술로 개발된 기상위성 천리안 2A호 비행 상상도.[제공=한국항공우주연구원]

▷성능 높인 기상위성 천리안 2A호 발사= 시험발사체 발사 이후 연말에는 천리안위성의 임무를 승계하는 천리안위성 2A호가 발사된다. 발사는 유럽의 ‘아리안-5ECA’ 발사체가 맡게 된다. 남미 프랑스령 기아나 발사장에서 적도상공 동경 128.2도로 발사된다.

천리안위성 2A호는 기상 및 우주기상관측 위성으로 2010년 발사된 통신해양기상위성인 천리안위성의 임무를 승계하게 된다.

천리안위성 2A호의 관측 능력은 천리안 1호에 비해 대폭 향상된다. 해상도는 4배 이상, 관측주기는 30분에서 10분 이내로 3배 이상 높아진다. 관측채널도 5채널에서 16채널로 3배 이상 많아진다.

최재동 한국항공우주연구원 정지궤도복합위성체계팀장은 “천리안 2A호가 발사되면 기상 관측과 일기예보 정확도, 한반도 및 아시아 지역의 기상이변 형상 감시와 예측 능력이 한층 개선돼 국민의 생명과 안전을 지키는데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

천리안위성 2A호 발사 1년 후에는 천리안위성 2B호도 발사된다. 2B호는 한반도 주변 해양과 미세먼지 등 대기 환경 감시도 수행할 수 있다.

2B호의 해양 관측 능력 역시 천리안 1호에 비해 4배 이상 좋아진다. 한반도 해양관측을 통해 적조, 냉수대, 어장환경 등 세밀한 연안 해양재해에 조기 대응과 효과적인 해양영토 관리를 지원할 것으로 보인다.

특히 천리안위성 2B호에 처음 탑재되는 환경탑재체는 주변국으로부터 미세먼지 유입 등 대기환경의 급격한 변화를 모니터링 할 수 있다.

환경탑재체는 국내는 물론 한반도 주변국에서 발생해 유입되는 미세먼지나 질소산화물, 이산화황, 포름알데하이드 등의 흐름을 한눈에 파악할 수 있다. 월경성 대기오염물질의 이동 감시 등을 수행할 예정이다. 낮 시간에 시간당 30분 관측을 기본으로, 계절에 따라 8회에서 12회까지 관측이 가능하다.

정지궤도 환경탑재체는 미국과 유럽에서도 개발 중인데, 모두 2019년 이후 발사 예정이다. 만일 우리나라 천리안위성 2B호가 먼저 발사된다면 세계 최초의 정지궤도 환경관측 위성으로 기록되게 된다.

▷달 탐사는 2020년으로= 당초 2018년까지 달 궤도에 우주선을 보내겠다는 정부 계획은 2020년으로 조정된 상태다. 정부는 지난해 달 탐사 계획의 일정 조정이 필요하다는 연구개발 현장의 의견을 수용하고 일정보다는 기술 역량 강화에 초점을 맞추겠다고 밝혔다. 달 탐사 일정은 지난 정부가 1단계 사업 기간을 연구 현장의 의견 수렴 없이 5년 앞당겨 2018년으로 잡아 놨지만 결국 실현되지 못했다.

개발 기간이 현실화되면서 연구개발 현장에는 숨통이 트였다는 평가다. 항우연은 올해 안으로 달 탐사선 1차 설계 단계인 예비 설계를 마치고 세부 임무를 확정하는 상세설계에 들어간다.

시험용 달 궤도선(KPLO)을 개발하는 사업에는 1978억원의 예산이 투입되며, NASA와 협력이 이뤄진다. 발사체는 미국 스페이스X사의 팔콘-9 로켓이 선정됐다.

우리나라는 지구 저궤도와 정지궤도에서 인공위성을 운용하고 있지만 그 이상의 궤도로 우주선을 보낸 적은 없다. 그동안 쌓아 온 인공위성 기술을 바탕으로 달 탐사에 필요한 핵심 기술을 70% 가량 확보한 상태다. 하지만 심우주통신, 심우주항법 등 지구 궤도를 넘어서는 우주 탐사에 필요한 새로운 기술들은 새로 개발해야 한다. 이런 측면에서 미국 NASA와의 협력은 큰 도움이 될 수 있다.

정부는 2020년까지 진행되는 달 탐사 1단계 사업을 통해 달까지 날아가는 탐사 우주선과 달 환경 및 자원 분석을 위한 과학 장비, 먼 우주까지 날아간 우주선과 통신할 수 있는 심우주통신 기술 등 필수적인 우주 탐사 기반 기술을 확보한다는 계획이다.

항우연 관계자는 “시험용 달 궤도선 사업 이후 한국형발사체를 활용하는 독자 달 탐사는 조만간 발표될 제3차 우주개발 진흥기본 계획에서 구체화될 것으로 전망된다”고 말했다.

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