스페이스X '재사용 로켓' 벌써 6번 회수…한국도 만든다

재활용 로켓 사업 탄력…韓도 합류

현지시각 18일 오전 미국 플로리다에서 스페이스X의 팔콘9 로켓이 발사되고 있다. (스페이스X 제공) 2020.08.19 /뉴스1

우주산업계는 바야흐로 ‘재사용 로켓’ 전성시대다. 미국 우주개발업체 ‘스페이스X’가 지난 19일(현지시간) 하나의 로켓을 6번이나 재사용하는 기염을 토하며 우주개발사를 다시 썼다. 이 회사 창업자이자 민간 우주탐사 시대를 열어젖힌 ‘괴짜 천재’ CEO(최고경영자) 일론 머스크는 이 정도는 아무것도 아니라는 표정이다. 그는 2015년 처음으로 재사용 로켓 회수에 성공했을 때 이렇게 말했다. “별다른 수리 없이 10회 이상, 은퇴까지 100회 정도 더 쓰겠다.”

재사용 로켓으로 발사대행비를 후려치는 스페이스X는 다른 우주 선진국들에게 미운 오리새끼이며, 미국 독주에 제동을 걸 비책 마련에 골몰하는 분위기다. 발사체 서비스 시장에 다소 늦게 진입했지만, 지난달 중동 최초의 화성 탐사선 ‘아말’ 발사 대행을 맡으며 신흥주자임을 각인한 일본은 “곧 스페이스X보다 200억 원 더 싸게 쏴주겠다”며 파격 선언을 해 놀라움을 자아냈다. 우리나라도 ‘다단 연소 엔진’ 개발로 한반도 근해에 분리된 한국형발사체 1단이 사뿐히 내려 앉는 장면을 연출해 보이겠다는 꿈을 현실화하는 첫 발걸음을 내딛었다.

로켓, 쓰고 또 쓰고…“10회 이상 더 쓰겠다”

스페이스X는 우리나라 시간으로 18일 오후 11시 31분 미국 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지에서 자사의 재활용로켓 ‘팰컨9’을 발사했다. 팰컨9 발사비용의 절반 이상을 차지하는 1단은 발사 약 8분 40초 후 대서양에서 대기 중이던 회수용 화물 운반선에 착지했고, 팰컨9 제작비의 대략 10%를 차지하는 로켓 상부 화물 덮개 ‘페어링’도 해상에서 그물을 이용해 되가져왔다. 팰컨9의 6번째 재활용 임무가 성공적으로 마무리 됨과 동시에 재활용 횟수를 7회 이상 늘릴 준비도 동시에 마친 셈이다.

스페이스X에 따르면 이번에 회수한 로켓은 2018년 9월 캐나다 위성통신업체 ‘텔샛’의 인공위성, 2019년 1월 미국 위성통신업체 ‘이리듐-8’ 위성 발사에 쓰였다. 또 2019년 5월과 2020년 1월, 6월 등 총 3차례 스페이스X의 통신위성 프로젝트 ‘스타링크’ 위성을 발사하는데 동원됐다. 스페이스X는 팰컨9 1단 로켓을 앞으로 10회 이상 더 쓸 계획이다.

페어링 회수용 그물 장착용 선박으로 떨어지는 페어링 (스페이스X 트위터 갈무리) 2020.08.19/ 뉴스1

함께 회수한 페어링은 지난 1월 팰컨9 발사 때 회수한 것을 다시 쓴 것이다. 페어링은 화물을 보호할 고도의 열·진동 차단 기술이 적용돼 값비싼 장비에 속한다. 팔콘9의 페어링 제작비는 약 600만 달러(약 72억 원)에 이르는 것으로 알려졌다.

한편, 이번 발사에선 우주인터넷 서비스용 군집위성 스타링크 58기와 미국 위성영상업체 플래닛의 위성 ‘스카이샛’ 3기가 탑재됐다. 스페이스X가 지난해 5월부터 지금까지 우주에 쏘아 올린 스타링크 위성 개수는 총 653기다. 다음 스타링크 위성 발사는 내달 진행될 예정이다. 스페이스X는 2020년대 중반까지 1만 2000여 개 위성을 궤도에 올려 전 세계 어디에 있든 자유롭게 인터넷을 사용할 수 있는 우주인터넷망을 구축한다는 목표다.

‘우주 택배’ 美 독점 바짝 뒤쫓는 EU·日…재사용 로켓 韓도 만든다

로켓을 한번 발사하는데 비용은 어느 정도 들까. 적게는 수 백 억 원, 많게는 천 억 원 수준에 이른다. 물론 발사체·탑재체에 따라 그 비용은 천차만별. 이를테면 여러 개 위성을 한번에 우주로 실어나르는 추력 75톤(t)급 중대형 로켓의 경우 1kg당 약 2000만원 안팎의 비용이 든다. 실제로 우리 ‘천리안 2B호’를 실어 날랐던 프랑스 아리안스페이스의 ‘아리안5’의 경우 최대 탑재 중량은 9.6톤으로 1회 발사 비용이 1억6000만 달러(약 1895억원)에 달했다. 1kg당 1만 6700달러(약 2000만원)가 든 셈이다.

재사용 로켓이 예정된 착륙지점에 무사히 내려앉는 모습/사진=스페이스X

‘우주 택배’ 시장을 독점해 가고 있는 스페이스X는 로켓 재활용을 통해 이 같은 견적을 현격히 낮춰가고 있다. 한국항공우주연구원(이하 항우연) 등이 미국 항공우주국(NASA) 및 인공위성 발사 대행 공고 등을 통해 확인한 팰컨9 회당 발사비는 약 6100만 달러(약 724억원) 정도다. 스페이스X 측은 “1단을 회수하는 기술이 진화해 완숙기에 접어들게 되면 회당 비용을 지금의 10분의 1인 600만 달러(70억 원)까지도 낮출 수 있을 것”이라며 파격적 청사진을 제시한 바 있다.

일본 가고시마현 다네가섬 우주센터에서 2일 오후 기상위성 '히마와리 9호'를 실은 H2A 로켓이 발사되고 있다. © AFP=뉴스1

이런 미국의 행보에 밀리지 않기 위해 유럽 등 우주선진국도 로켓 엔진 추력을 높이는 동시에 1회 발사에 탑재할 수 있는 위성 수를 늘리는 방식으로 발사 비용을 낮추는 방안을 찾고 있다. 지난 2014년 처음으로 해외 상업위성을 실어 발사하는 등 발사체 서비스 시장에 본격 진입한 일본도 스페이스X를 맹추격하고 있다. 현재 마쓰비시중공업이 제작한 로켓 ‘H2A’ 발사비용은 100억엔(약 1116억원)수준인데, 차세대 로켓 ‘H3’ 개량을 통해 이보다 절반 수준인 50억엔(558억원) 이하로 낮춘다는 복안이다.

우리 정부도 재사용 로켓 개발 연구를 앞뒀다. 과학기술정보통신부가 지난달 발표한 ‘향후 3년간(2020~2022년) 우주개발계획’에 따르면 한국형발사체(KSLV-Ⅱ) ‘누리호’를 개량해 위성 발사 대행서비스 시장에 진출할 계획이다. 이를 위해 항우연은 위성 다중·다궤도 투입 기술과 재사용 발사체 개발을 위한 다단 연소 엔진 개발 기획을 마치고 예비타당성 조사를 신청한 상태다. 다단 연소 엔진 기술을 확보하면 스페이스X의 1단 로켓처럼 지상에 추락하기 전 엔진을 재점화해 안전하게 착륙시킬 수 있다. 이를 통해 개량형 누리호 1단이 한반도 근해 바지선에 착륙하는 장면이 연출될 전망이다.

누리호 시험발사체 발사/자료사진=항우연