3차 누리호 발사 성공 > 이슈 : 서울경제

전체서비스

문화·스포츠

영상·포토

서경스타

스페셜 컨텐츠

이용안내

다누리 1년, 달 개척 선봉에 설 수 있을까[김정욱의 별별이야기](40)

산업 IT 2023.08.16 07:29:13

마지막 남은 블루오션 우주. 미국과 러시아, 중국, 인도 등은 일찌감치 우주의 가치에 눈을 뜨고 그 공간을 개척하고 있습니다. 우리나라도 이제 본격적으로 우주개발에 뛰어들고 있죠. 미지의 우주, 그 광활하고 거대한 세계에 대한 이야기를 어린이부터 성인까지 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 재미있게 풀어내려 합니다. ＜편집자주＞ 지구의 위성이자 우리가 가장 가까이 볼 수 있는 천체 달. 1960~1970년대 미국과 소련(현 러시아)이 달 탐사 경쟁을 벌였는데요, 1972년 12월 미국 항공우주국(NASA·나사)의 ‘아폴호 17호’ 달 착륙 이후 달에 대한 관심은 줄었습니다. 하지만 최근 각 나라들의 관심은 다시 달을 향해 있습니다. 우리나라 역시 달 탐사 경쟁에 뛰어들어 지난해 8월 달 탐사선 ‘다누리(Danuri)’를 보냈죠. 다누리가 달에 간지 벌써 1년이 됐습니다. 다누리는 한국항공우주연구원(항우연)을 중심으로 개발됐습니다. 다누리는 연료무게 260kg을 포함해 총 무게는 678kg이며 크기는 가로·세로 약 2m, 태양전지판을 펼친 모습까지 하면 6m쯤 됩니다. 지난해 8월 5일 발사된 다누리는 4개월 반 뒤인 12월 26일 달의 목표궤도에 성공적으로 진입했습니다. 이로써 한국은 세계 7번째 달 탐사국이 됐습니다. 다누리는 미국의 민간 우주탐사기업 스페이스-엑스(X)의 펠컨9 로켓에 실려 달로 갔습니다. 그런데 우리나라도 얼마 전 ‘누리호’라는 자체 로켓을 통해 인공위성을 지구 궤도에 올렸는데 왜 미국에 의존해 다누리를 달로 보냈을까 궁금해 하는 이들도 있을 것입니다. 그 이유는 아직 한국의 로켓은 달까지 보낼 수 있는 성능이 안 되기 때문입니다. 반면 스페이스-X의 로켓은 달까지 다누리를 운반할 수 있을 뿐 아니라 비용적인 면에서도 가장 경제적입니다. 다누리는 지구를 떠난지 4개월 반 만에 목표한 달 궤도 도착했는데요, 달 탐사나 우주과학에 조금이라도 관심이 있는 사람이라면 미국은 달에 갈 때 3일 만에 갔다는 것을 알고 있을 겁니다. 하지만 왜 다누리는 4개월 반씩이나 걸린 걸까요? 그 이유는 바로 연료문제 때문입니다. 달에 가는 방법은 여러 가지가 있는데 우선 ‘직접전이’라고 해서 지구에서 달까지 직선으로 바로 가는 것입니다. 이렇게 하면 달까지 3~6일 정도 걸리죠. 그런데 직접전이는 빨리 가지만 연료가 엄청 많이 필요합니다. 즉 비용이 많이 들죠. ‘위상전이’라는 방법으로 달에 갈수도 있습니다. 이는 지구와 달, 태양 등 천체의 중력을 이용해 추진력을 얻는 방법으로 처음에는 지구 주위를 빙글빙글 공전하면서 점점 원을 크게 그리며 돌다 차츰 달로 이동합니다. 그리고 달 궤도에 들어서면 큰 원에서 점점 작은 원을 그리며 목표한 궤도로 진입하는 것입니다. 달에 가는 방법 중 ‘탄도형 전이’라는 것도 있습니다. 탄도형 전이는 태양 쪽으로 먼저 가서 그 곳의 중력을 이용하는 것입니다. 지구에서 태양 쪽으로 가다 보면 156만km 지점에 태양과 지구 중력이 균형을 이루는 ‘라그랑주 점’이라는 곳이 있는데 이 중 ‘L1’ 지점에서 조금만 속도를 높이면 탄력을 얻게 되고 그 힘으로 달 쪽으로 향하는 것입니다. 그리고 달 궤도에 도착하면 목표한 궤도까지 바로 가는 게 아니라 처음에는 달 궤도를 크게 돌다 조금씩 궤도를 좁히는 방식입니다. 다누리는 탄도형 전이 방식으로 달에 갔습니다. 지구와 달까지의 거리는 평균 36만~38만Km지만 다누리는 엄청 돌아가다 보니 총 732만㎞라는 거리를 이동했습니다. 탄도형 전이는 고난도의 기술이 필요해 실패 확률도 높은 대신 연료를 상당히 절약할 수 있습니다. 2022년 12월 26일 목표지점인 달 100km 상공에 도달한 다누리는 2시간에 한 바퀴씩 달을 공전하며 여러 임무수행을 하고 있습니다. 우리나라는 2032년까지 또 달에 탐사선을 보낼 예정인데 이때는 달 표면에 착륙해 달 탐사를 할 예정입니다. 다누리의 임무 중 하나가 우리나라의 달 착륙 탐사선의 적합지를 찾아내는 것입니다. 미국 나사는 2026년까지 달에 다시 사람을 보내는 유인탐사를 추진 중이고, 유인 탐사선의 착륙 적합지를 선정하는데 다누리가 촬영한 사진의 도움을 받기로 했습니다. 다누리가 미국 유인 달 탐사의 선발대 역할도 하는 겁니다. 다누리는 또 탐사선 착륙 적합지 뿐 아니라 달의 여러 지역을 촬영하고, 달 주변의 자기장과 감마선·방사선도 측정합니다. 그 동안 다누리가 보내온 달 사진을 보면 모두 흑백인데 그 이유가 궁금한 사람들도 있을 겁니다. 다누리 사진이 흑백인 이유는 달 사진은 컬러사진이 필요 없기 때문입니다. 항우연 관계자는 “달의 모습은 화려한 색상이 아닌 흰색과 검은 색이 대부분이고, 다누리의 임무 중 하나가 달 표면을 촬영하는 것이어서 컬러사진은 큰 의미가 없다”며 “따라서 무게가 많이 나가는 고해상도 컬러카메라는 비용도 많이 들고 실효성이 없어 다누리에는 흑백카메라를 장착했다”고 설명했습니다. 우주인터넷 환경에 대한 테스트도 다누리의 역할 중 하나입니다. 지구에서 달까지 인터넷 사용 가능성을 실험하는 것입니다. 달의 자원 탐사도 다누리의 중요 임무입니다. 달에는 네오디뮴, 히토류, 세륨, 헬륨-3 등이 풍부합니다. 특히 과학자들이 주목하는 자원은 헬륨-3입니다. 지구로 헬륨-3를 가져와 에너지화 한다면 현재 원자력 발전의 5배 정도의 에너지를 생산할 수 있는데 헬륨-3는 탄소도 나오지 않고 방사성 폐기물도 거의 없어 친환경적입니다. 달의 헬륨-3는 태양으로부터 오는데 끊임없이 쌓이고 있으니 그야 말로 재물이 계속 나오는 보물단지인 화수분과 같은 것이라고 할 수 있습니다. 달의 헬륨-3를 이용한다면 앞으로 인류는 몇 세대 동안 에너지 걱정이 없다고 하니 그야말로 꿈의 에너지입니다. 지금도 열심히 달을 탐사하며 사진을 찍고 달 환경을 측정하고 있는 다누리는 관련 자료들을 지구로 보내고 있습니다. 다누리는 임무기간이 원래 올해 말까지였지만 잔여 연료량 등을 고려해 과학기술정보통신부와 항우연은 2025년 말까지 임무 기간을 연장했습니다. 과학자들은 앞으로 세계 각 나라들이 달 자원 확보 등을 위해 달을 두고 치열한 경쟁을 펼칠 것이라고 전망합니다. 다행히 우리나라는 달 탐사 대열에 늦지 않게 뛰어들었으니 달 개척에 대한 기대도 커지고 있습니다.

[관점] “우주 빼면 전쟁 수행 불가능 시대…독자 정찰·감시 능력 확보해야”

오피니언 사내칼럼 2023.07.05 17:55:10

2007년 중국이 인공위성 파괴 미사일을 발사했을 당시 미국 공군은 그 궤도를 추적해 2700개가량의 잔해를 헤아렸다. 우주 패권 경쟁을 벌이는 주요 2개국(G2)이 자웅을 겨룬 대표적 사례이다. 중국은 2015년 우주를 전쟁의 새로운 영역으로 지정하고 인민해방군 전략지원군을 창설해 우주·사이버·전자전 능력을 통합했다. 중국은 무기로도 사용할 수 있는 위성 검사·수리 시스템을 개발 중이며 위성 파괴 무기를 지구 궤도에도 배치할 방침이다. 지난해 말에는 독자적인 우주정거장(천궁)을 완공하는 등 ‘우주 굴기’에 박차를 가하고 있다. 트로이 브래시어 미국 노스럽그러먼 전술우주체계부 부회장은 “현대전에서 첫 공격은 우주와 사이버 공간에서 벌어질 것”이라고 말했다. 그는 이어 “10년 내 중국으로부터 구체적 위협을 받을 수 있다”며 “우주영역인식(SDA) 능력을 확보해야 한다”고 강조했다. ◇현대전의 핵심으로 떠오른 우주 러시아는 2019년 미국의 국가안보위성을 따라 지구 저궤도로 여러 대의 위성 파괴 무기 프로토타입을 발사했다. 2021년 11월에는 직상승 위성 파괴 미사일 실험을 통해 추적 가능한 1500개의 파편과 추적 불가능한 수만 개의 물체를 쏟아냈다. 당시 이 실험은 국제우주정거장(ISS)과 지구 저궤도의 수많은 위성, 우주비행사들을 위험에 빠뜨렸다. 하지만 러시아는 지난해 2월 우크라이나 침공 이후 현지 통신·인터넷망 파괴를 노렸으나 미국 스페이스X의 스타링크 위성 서비스로 인해 무력화돼 체면을 구기기도 했다. 신원식 국회 국방위원회 국민의힘 간사는 “미국 맥사테크놀로지가 개전 초부터 전장 상황을 실시간으로 공개하는 등 지상전 너머 우주전이 치열하게 전개되고 있다”고 전했다. 일본도 최근 중국·러시아에 대항한 ‘우주안보 구상’을 밝히며 우주 군사 경쟁에 본격적으로 뛰어들었다. 이 구상에는 타국의 미사일 기지 등을 파괴하는 능력을 키우기 위해 소형 위성들을 연결해 정보 전달 속도를 높이는 방안이 담겼다. 또 자위대의 타국 지휘통제·정보통신 방해, 방위성과 우주항공연구개발기구(JAXA) 협력, 기업 지원 확대 방안 등도 들어 있다. 기시다 후미오 일본 총리는 지난달 우주개발전략본부 회의를 주재하며 “우주 이용이 군사적 우위와 직결된다”고 강조했다. 최성환 공군 우주센터장은 “미국·중국 등 우주 선도국들에 비해 한국은 아직 제한적인 우주 감시 능력만을 보유하고 있다”며 “현재는 위성과 우주 물체 간의 충돌 예측 정보를 미 우주군에 전적으로 의존하고 있다”고 전했다. 그는 “우리나라가 2030년쯤 170여 기의 위성을 운영할 예정인데 민군 협력을 통해 우주 감시 역량을 대폭 강화해야 한다”고 역설했다. ◇한미동맹 강화에도 아직 우주 협력은 제한적 미국은 도널드 트럼프 전 대통령 집권 시절인 2019년 12월 우주군을 창설했다. 육해공군, 해병대, 해안경비대 다음으로 신설한 것이다. 미국을 겨냥한 탄도미사일 등에 대응하고 중국·러시아 등과의 우주 경쟁에서 우위를 유지하기 위한 움직임이다. 북한·중국 등을 감시하기 위해 주한미군도 지난해 12월 경기 오산기지에서 미국 인도태평양우주군사령부 예하 주한미군우주군을 발족했다. 미국은 현재도 정찰·감시 능력 측면에서 세계 최고 수준이지만 2026년까지 1000개 이상의 소형(100~400㎏) 군집위성을 저궤도에 띄우는 블랙잭 프로젝트를 추진하고 있다. 그러나 한미 간 우주 협력은 아직 제한적으로 이뤄지고 있다. 5월 3차 시험 발사에 성공한 누리호(한국형 발사체)의 경우 개발 과정에서 미국의 도움을 전혀 받지 못해 10년간 2조 원 이상 투입된 게 단적인 예다. 챈스 숄츠먼 미 우주군 참모총장은 4일 공군 등이 주최한 ‘2023 열린우주포럼’에서 화상을 통해 “미 우주군은 동맹국들과 함께 우주에서 경제와 국가 안보를 위한 기회를 얻을 수 있다는 점을 잘 알고 있다”며 “탑재체 공유, 인적 교류, 훈련, 전문 군사 교육, 안보 협력 구상 등을 통해 한미 동맹을 강화하겠다”고 밝혔다. 그러면서 우주 감시 네트워크 가동 등을 위해 지속적인 민군 협력을 해야 한다고 조언했다. 국회 국방위원회에 소속된 안규백 더불어민주당 의원은 “이제 우주 개발 없이는 안보도 없다는 것을 깊이 인식해야 한다”며 “미국·영국 등이 우주사령부를 창설하고 중국이 전략지원군을 만들고 러시아가 공군을 항공우주군으로 바꾼 게 이 때문”이라고 설명했다. ◇민군 협력으로 국가 우주감시 역량 갖춰야 전문가들은 미중 패권 전쟁 등으로 ‘신냉전’이 몰아치는 상황에서 군이 기업과 함께 저궤도(지상 200~2000㎞) 위성통신과 초소형 감시·정찰위성 역량 강화에 힘을 모아야 한다고 강조했다. 군은 2025년까지 고성능 영상레이더(SAR) 위성과 광학·적외선(EO/IR) 위성 총 5기 개발(425사업)을 진행하고 있으나 한반도 상공 정찰 주기가 2시간이나 되는 문제가 있다. 따라서 감시 주기를 30분으로 단축하기 위한 초소형위성체계 사업(SAR 40여 기)을 올해부터 착수하지만 2030년대 초에나 전력화가 가능할 것으로 예상된다. 김찬식 공군 우주센터 중령은 “올해 초 미국 폐 기상위성(ERBS)의 추락 예상 궤도에 한반도가 포함돼 우주 감시 레이더 구축 필요성을 절감하는 계기가 됐다”며 “우주영역인식 능력 구축에 천문학적인 예산이 소요되므로 민군 협력이 필요하다”고 말했다. 미 공군과 우주군의 경우 시행착오 끝에 위성 등 우주 물체에 대한 탐지·추적 등은 민간에서, 식별·표적화 등은 군에서 각각 수행하고 있다. 김관성 국방과학연구소(ADD) 책임연구원은 “ADD는 2025년까지 우주 감시 레이더의 핵심 기술을 고도화할 것”이라며 “레이더 우주 감시 체계 개발도 차질 없이 진행되도록 준비하고 있다”고 전했다. 윤은기 공군 정책발전자문위원장은 “뉴스페이스 시대가 본격화돼 민관군 협업과 우주 동맹이 매우 중요하다”며 “과학기술정보통신부·국방부·산업통상자원부·공군·한국항공우주연구원 등의 협업이 쉽지 않으므로 대통령 직속 우주항공센터나 민관군 참여 우주항공청 등 컨트롤타워 구축이 시급하다”고 말했다. 정상화 공군 참모총장은 “공군은 민관군은 물론 국제 협력을 통해 우주 감시 능력과 작전 수행 능력을 강화해나가겠다”고 강조했다. 공군은 한미 우주 협력 강화와 함께 미래 우주군 창설 역량 강화에도 나서기로 했다.