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미국의 민간 우주기업 액시엄스페이스가 총괄하는 이번 프로젝트에는 인도, 헝가리, 폴란드 출신 비행사 3명이 탔다. 이 세 나라 소속 비행사가 ISS에 간 것은 이번이 처음이다. ISS에서 연구하는 6개국 10여 명의 과학자가 이들을 반겼다. 이들은 앞으로 2주간 ISS에 머물며 60여 개 과학기술과 공학, 수학 연구를 하고 지구로 귀환할 예정이다.
한국은 첫 우주인을 배출한 2008년 4월 이후 야채 ISS에 명함을 내밀지 못하고 있다. 각국이 우주 과학 연구에 사활을 거는 이유에 대해 김종암 서울대 항공우주신기술연구소 소장은 “우주는 국가 안보의 중심이자 기술과 경제 주권이 교차하는 전략의 최전선”이라고 답했다. 서울대 항공우주신기술연구소는 재사용 발사체와 우주 수송 시스템 등 미래 우주 인프라 개발을 국내에서 선도하는 곳이다. 김 소장은 “우주는 대 한성저축은행대학생대출 한민국 경제의 새로운 무대이자 기회의 공간”이라고 강조했다.
김종암 서울대 항공우주신기술연구소 소장이 올해 말 누리호 4차 발사에 탑재될 큐브위성 SNUGLITE-Ⅲ를 손에 들고 이 위성의 임무인 랑데부 도킹에 대해 설명하고 있다. 앞에는 이 연구소가 자체 개발한 화성 탐사 햇살론 이자율 용 회전익 드론, 뒤쪽엔 우주열환경 모사장치. 이솔 기자
?재사용 우주선 개발 도전
연구소는 ‘크게, 멀리’ 그리고 ‘작게, 빨리, 많이’ 쏘아 올리는 두 전략을 축으로 기술을 개발하고 있다고 설명했다. 전자는 우주 수송 시스템을 의미한다. 재사용 로켓과 왕복 우주수송선 등의 기술 카드 자동차 할부 을 포함한다. 발사 비용을 획기적으로 줄이고 달, 화성 등 심우주 접근성을 확보하기 위해서다. 연구소는 2022년 국방부와 방위사업청이 지원하는 ‘재사용 무인 우주비행체 고도화 기술(ReUSV)’ 특화연구센터를 운영 중이다.
재사용 발사체에서 초정밀 유도항법제어(GNC) 못지않게 중요한 기술로 지구로 재진입할 때 고열을 견디는 열공력 설계 주택신용보증 기술이 거론된다. 열공력은 고속 비행체가 대기권을 통과할 때 받는 극한의 열과 공기저항 등을 말한다. 대기권에 재진입할 때 표면 온도가 섭씨 3000도 이상으로 올라가기 때문에 정밀 열차폐 설계가 필요하다.
연구소는 최근 우주항공청이 2026년 개발에 착수해 5년 내 개발 완료를 목표로 추진 중인 ‘궤도 내 임무 확장을 위한 우주수송선’도 연구하고 있다. 한화에어로스페이스, 쎄트렉아이가 참여한다. 우주수송선은 다양한 고도와 위치에 인력·화물을 정밀하게 투입할 수 있는 ‘우주 모빌리티’다. 우주정거장 건설과 위성 수송에서 필수 인프라로 꼽힌다. 연구소 관계자는 “현재 누리호만으로는 다수의 탑재체를 원하는 궤도로 정밀하게 수송하기 어렵다”며 “정밀 GNC 및 열공력 설계, 재점화 기술 등을 확보해 다량의 위성을 목표 궤도에 정확히 안착시키는 역량을 새로 확보해야 한다”고 말했다.
?위성 랑데부 도킹 연구 한창
‘작게, 빨리, 많이’의 연구 방향은 초소형 위성을 여러 대 쏘아 올려 군집을 이루게 하는 등 우주 자산을 기민하게 운용하는 데 초점을 둔다. 연구소는 1999년부터 자체 큐브위성 플랫폼을 개발했다. 최근에는 위성 자율비행 기술과 위성 간 도킹 기술로 연구 범위를 넓혔다. 큐브위성은 가로, 세로, 높이 10~30㎝ 안팎으로 개발 비용이 적고 다양한 궤도 임무를 수행할 수 있다.
기창돈 교수팀이 개발한 쌍둥이 큐브위성 ‘SNUGLITE-Ⅲ’ 2기는 지구 대기 관측용 큐브위성이다. 오는 11월 4차 발사가 예정된 누리호에 탑재된다. 기 교수팀은 이 쌍둥이 큐브위성으로 자율 랑데부 도킹에 도전한다. 랑데부 도킹은 우주 쓰레기 제거, 위성 정비 및 연료 보급선 개발 등 여러 곳에 활용된다.
기 교수팀은 추력기 없이 우주에 극소량으로 존재하는 산소 분자의 미세 공기저항을 이용해 위성의 자세와 속도를 자율적으로 조절하는 무추력 랑데부 도킹을 시도할 계획이다. 추력기 없이 랑데부에 성공하면 큐브위성급에서는 세계 최초다. 두 위성은 누리호에서 사출될 땐 붙어 있다가 이후 안정화 작업을 거쳐 지상국 명령을 받아 분리된다. 이후 편대비행을 하다가 랑데부 도킹을 시도하고, 도킹 성공 후엔 다시 분리해 편대비행 모드로 복귀하는 고난도 임무다. 연구소는 이 기술이 거대 군집위성 자율 운용에도 활용될 것으로 기대하고 있다.
우주 공간을 고순도·고효율 실험장으로 활용하는 실증 연구도 다방면에서 추진 중이다. 우주는 고진공·무먼지·극저온이라는 지상에서 구현이 불가능한 세 가지 물리 조건을 동시에 갖춘 최적의 연구 환경이다. 예를 들면 미세 중력 환경에선 단백질이 정밀하게 결정화돼 신약을 개발할 때 유리하다.
연구소는 인공지능(AI)·빅데이터를 활용한 위성 운용 최적화, 우주 바이오·의학 연구, 우주 제조 등 다양한 융합 연구를 하고 있다. 극한 환경용 소재, 우주 방사선 내성 전자부품 개발 등도 병행하고 있다. 글로벌 컨설팅 기업 맥킨지에 따르면 세계 우주산업은 연평균 9% 성장해 2035년 1조8000억달러에 달할 전망이다.
최영총 기자 Youngchoi@hankyung.com
