지난 1월 말, 우주강국의 염원을 담은 한국형 우주발사체 나로호(KSLV-Ⅰ)가 2002년 개발 계획을 세운 지 11년 만에 발사에 성공했다. 두 차례의 발사 실패와 연기까지 포함해 10전 11기의 결과다.

장정미 기자 haiyap@

지금까지 총 2번의 발사 실패와 연이은 중단으로 나로호의 이번 3차 발사 도전은 여느 시도 때보다도 한층 더 팽팽한 긴장 속에서 진행됐다. 우주를 향해 날아오른 지 약 2시간 만에 나로호에 실려 있던 나로과학위성이 정상 궤도에 진입한 걸 확인한 뒤에야 나로우주센터를 둘러쌌던 긴장의 끈이 풀렸다.

발사 9분 후 나로과학위성 정상 분리 성공

▲ 나로호의 발사 성공으로 우리나라는 세계에서 11번째로 자기 나라에서 자국 기술로 발사체에 위성을 실어 쏘아 올린 ‘우주클럽’ 가입국이 됐다.

나로호는 1,2차 때 실패를 불렀던 마(魔)의 구간을 파죽지세로 돌파했다. 속도도 초속 약 4.9㎞까지 올랐다. 곧이어 6분35초 지점에서 한국이 만든 2단 로켓의 엔진이 불을 뿜으며 점화를 시작했다. 우주 발사체로서 나로호의 비행이 끝나는 시점이었다. 발사 후 7분35초 만에 나로과학위성이 나로호 2단 로켓에서 분리됐다. 나로과학위성과 나로호 2단을 연결하는 원형의 금속링이 폭약에 의해 떨어져 나간 것. 발사 후 9분이 지난 순간, 나로과학위성이 정상적으로 분리됐다는 신호가 나로우주센터 관제센터에 접수됐다. 지난 10년간의 숱한 논란과 쓰라린 실패를 떨쳐버리는 순간이었다. 그때까지 숨죽이고 있던 한국과 러시아 연구진은 나로과학위성이 분리되는 순간 박수와 환호성을 터뜨리며 서로 얼싸안았다. 나로호가 목표한 궤도는 지상 300~1500㎞의 타원형. 항공우주연구원 조광래 나로호발사추진단장은 “지구에서 가까운 궤도는 298㎞, 먼 궤도는 1504㎞를 유지할 만큼 거의 오차가 없는 정밀한 궤도를 그리고 있는 것으로 분석됐다”고 말했다. 지난 1월 30일 오후 5시 정각, 이주호 교육과학기술부 장관은 “우리 과학기술인들이 나로호를 우주로 쏘아 올리는 데 성공했다”고 공식 발표했다. 이 장관은 “이제 한국은 우주 강국을 향해 한 단계 더 도약하게 됐다”며 “한국형 우주 발사체를 개발해 2020년에는 우리 기술로 우주로 가도록 하겠다”고 말했다. 나로호 개발 주역인 조광래 단장은 “너무 늦게 성공해서 죄송하다는 말씀부터 드린다”며 “오늘의 성공으로 국민의 성원에 작으나마 보답할 수 있게 돼 기쁘다”고 말했다. 나로호의 발사 성공으로 우리나라는 세계에서 11번째로 자기 나라에서 자국 기술로 발사체에 위성을 실어 쏘아 올린 ‘우주클럽’ 가입국이 됐다. 나로호는 지난 1월 30일 오후 4시 정각 전남 고흥군 나로우주센터에서 우주를 향해 이륙, 위성을 정상 궤도에 진입시키는 데 성공했다. 점화 이후 9분(540초) 동안 회피기동, 위성덮개(페어링) 분리, 1단 분리 및 점화, 2단 점화, 나로과학위성 분리 등의 과정이 순조롭게 이뤄졌다. 나로우주센터 측은 나로호에서 수신한 원격측정 정보를 통해 속도, 높이 등을 종합적으로 검토해 오후 5시 발사가 성공적으로 이뤄졌다는 것을 확인했다. 이주호 교육과학기술부 장관은 “나로호의 비행 궤적이 모두 정상적이었던 것으로 확인됐고, 속도나 위성의 궤도 진입 등도 계획대로 이뤄진 것으로 나타났다”고 밝혔다. 나로과학위성은 발사 두 시간 뒤인 오후 6시쯤 노르웨이 트롬소 수신국에 전파 신호를 보내면서 정상 작동되는 것으로 나타났다. 최종 성공은 1월 31일 새벽 대전 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구센터와의 교신으로 판가름 났다. 나로호의 성공으로 우리나라의 우주개발 계획은 한층 탄력을 받게 됐다. 정부는 나로호 후속으로 한국형 발사체(KSLV-Ⅱ) 사업을 2010년부터 진행하고 있다. 2021년까지 1조 5440억원을 투입하는 KSLV-Ⅱ는 2단인 나로호와 달리 3단이며 1.5t급 실용위성을 지구 저궤도(600~800㎞)에 올려놓게 된다. 차기 정부는 갈수록 치열해지는 우주개발 경쟁에서 영향력을 확보하기 위해 KSLV-Ⅱ 발사 시점을 2018년으로 3년 정도 앞당기는 방안을 검토 중이다.

나로과학위성 초기운영 거쳐 임무 수행
우리나라 첫 우주발사체인 나로호가 나로과학위성을 목표 궤도에 진입시킨 데 이어 국내 지상국도 위성과의 최초 교신에 성공했다. 교육과학기술부와 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구센터는 1월 31일 새벽 3시28분 위성이 처음으로 한반도 인근 상공을 지났으며, 14분간 최초 교신을 시도해 위성의 현재 상태를 확인하기 위한 초기 명령을 위성으로 전송하고, 위성으로부터 자료를 전송받아 정상 작동함을 확인했다고 밝혔다. 나로과학위성은 인공위성연구센터, 한국항공우주연구원, 한국항공대학교 등이 개발한 100㎏급 소형위성이다. 나로과학위성은 앞으로 약 한 달간의 초기 운영을 거쳐 1년간 지구 타원궤도를 하루에 14바퀴씩 돌면서 탑재된 이온층 관측센서와 우주 방사선량 측정센서로 우주환경을 관측하고 레이저 반사경을 이용한 정밀 위성궤도 측정 기술을 연구한다. 또 펨토초 레이저, 자세 제어용 반작용 휠, 적외선 영상센서 등 국산기술로 만든 부품을 우주에서 검증하는 작업도 한다. 정부는 이번 나로호 발사 성공을 발판 삼아 우주분야 중장기 미래비전을 제시하고, 발사체와 위성, 우주탐사 등 우주개발 전반 투자를 확대할 계획이다. 특히 독자적 발사능력 확보를 위한 한국형발사체 개발을 앞당기고 다양한 위성을 지속적으로 개발한다는 방침이다. 나로호에서 분리돼 목표 궤도에 진입한 나로과학위성은 현재 지구 타원궤도를 돌며 기기 기능 점검 임무를 차질 없이 수행하고 있다. KAIST 인공위성연구센터는 1월 31일에 이어 2월 1일 새벽에도 나로과학위성과 2차례 데이터를 주고받았다. 인공위성연구센터는 위성의 신호를 수신해 온도, 전압 등 위성 작동 상태와 자세 제어 정보 등을 확인했다. 인공위성연구센터 강경인 위성응용연구실장은 “나로과학위성의 모든 기능이 정상 작동하고 있다”며 “상태가 아주 양호하다”고 밝혔다.

1조 5500억원 규모의 한국 발사체 개발 사업 추진
나로호가 3차 발사에 성공하기까지 많은 우여곡절을 겪어야 했다. 2002년부터 시작된 나로호 발사 사업은 두 번의 실패와 3차 도전에서도 두 번의 발사 연기가 있었다. 그때마다 국민들은 2000억 원의 예산이 낭비되는 것 아니냐는 지적이 많았다. 여기에 러시아의 기술 이전 문제도 늘 넘어야 할 산이었다. 우주발사체 관련 전문 기술이 제대로 이전이 되지 않고 있다는 지적이었다. 러시아 기술진들이 나로우주센터에서 우리나라 기술진들과 말도 하지 않는다는 소리까지 들렸다. 여기에 여러 가지 부품 문제 등도 얽히고 설키면서 ‘바람 잘날 없는 나로호’라는 이야기가 많았다. 3차 발사 첫 번째 도전에서는 조그마한 부품 하나 때문에 러시아에서 관련 제품을 공수해 오는 사태도 벌어졌다. 그러나 지난 1월 30일 3차 도전에 성공함으로써 이제 나로호는 그동안의 모든 문제들에 대한 일종의 ‘면죄부’를 받을 것으로 보인다. 그러나 여기서 더욱 세심하게 살펴야 할 것들이 있다. 나로호 실패 과정에서 무엇이 문제였는지 정확히 짚어내야 한다는 것이다. 또한 지난 10년 동안 나로호 사업이 진행돼 온 만큼 과정 하나하나를 살피고 무엇이 문제였고 어떤 성과가 있었는지에 대해 국민들에게 정확히 설명하는 자리도 필요하다는 목소리도 높아지고 있다. 정부에서는 앞으로는 한국형 발사체 사업을 추진하겠다는 계획인데, 여기에 들어가는 예산은 나로호 예산과 비교가 되지 않는다. 무려 1조5500억원 규모이다. 막대한 국민 예산이 들어가는 사업이다. 이번 나로호의 성공은 한국형발사체((KSLV-II) 독자 개발과 연계되는 만큼 철저한 점검이 필요하다. 한국형발사체 개발 사업은 이미 지난 2010년 개발에 들어갔다. 2021년 발사를 예정하고 있는데 발사 일정을 더 앞당길 수 있다는 입장이다. 여기에 투입되는 예산은 총 1조5449억이다. 이 사업은 국내 기술로 개발한 3단 로켓을 쏘아 올려 1.5톤급 실용위성을 저궤도(600㎞~800㎞)에 올려놓는 것이 목표다. 개발은 3단계로 진행된다. 2014년까지는 7톤급 액체엔진을 개발하고 시험설비를 구축하는 1단계다. 액체엔진 개발에는 엔진 총조립과 지상 연소시험이 포함된다. 개발 2단계인 2015년부터 2018년까지는 본격적으로 75톤급 액체엔진 개발이 이뤄진다. 일단 이렇게 완성된 75톤급 액체엔진으로 시험 발사를 치르고, 그 다음에는 액체엔진 4기를 활용한 1단 엔진 클러스터링 기술 개발에 들어간다. 정부에서는 한국형발사체 개발사업으로 2조955억원의 생산유발 효과, 2만6834명의 고용창출효과가 발생할 것으로 보고 있다. 나로호 성공으로 한국형 발사체 사업도 힘을 받게 됐다. 그러나 나로호의 수많은 실패에 이은 성공처럼 면밀한 검토 작업과 준비가 필요하다는 목소리도 나온다. 국민 예산으로 진행되는 만큼 큰 착오와 실패 없이 완벽한 성공에 이르기 위해서는 입체적 점검이 필요하다는 진단이다. 국내 대학의 한 우주항공 전문가는 “나로호 발사가 성공한 것은 축하해야 할 일”이라고 전제한 뒤 “한국형 발사체 사업이 제대로 가기 위해서는 연구개발 뿐만 아니라 중간중간 철저한 점검과 관심이 필요하다”고 말했다.

인공위성 소유국 된 지 21년만에 우주발사체 발사 성공
지난 1월 30일 나로호가 두 차례의 실패 끝에 세 번째 도전에서 성공적으로 발사됨에 따라 우리나라는 우주강국에 한 걸음 더 다가서게 됐다. 지난 1992년 우리별 1호로 인공위성 소유국이 된 지 21년 만에 우리 땅에서 우리 기술로 개발한 우주발사체를 쏘아 올린 것이다. 이번 나로호 발사로 우리나라는 인공위성 개발 분야에만 치중했던 우주개발에서 발사체라는 또 다른 축을 세우게 됨에 따라 본격적인 우주개발 역사를 쓰게 됐다. 나로호 개발로 인해 얻게 된 기술, 그리고 발사기지인 나로우주센터라는 큰 자산을 얻게 된 것이다. 우주개발은 크게 위성과 로켓 개발이라는 2가지 방향으로 진행된다. 국내의 인공위성 개발은 1992년 8월 발사된 무게 48.6kg의 소형 위성 우리별 1호로 시작된다. 이후 1993년 9월 우리별 2호, 1999년 5월 우리별 3호가 잇달아 발사됐다. 영국에서 외국 기술진과 공동으로 개발한 우리별 1호는 우리나라가 인공위성 제작 기술을 얻고 관련 전문 인력을 키워내는 발판을 마련했다. 또 우주과학에 대한 국민적 관심을 이끌어 냈다. 우리별 위성 개발 과정에서 획득된 기초 기술은 과학기술 위성 개발로 이어졌다. 1998년부터 2003년까지 개발 과정을 거친 과학기술위성 1호는 2003년 9월 러시아에서 발사됐다. 과학기술위성 2호는 나로호 1, 2차 발사 당시 실렸던 위성이지만 발사 실패로 아쉽게 임무 수행을 위한 궤도 진입을 하지 못했다. 상용위성 시대를 본격적으로 연 것은 다목적 실용위성 ‘아리랑’ 시리즈다. 1999년 12월에 발사된 아리랑 1호는 하루에 지구를 14바퀴 반을 돌며 한반도와 해양관측, 과학 실험 등의 임무를 수행했다. 무게 800kg에 달하는 아리랑 2호는 2006년 7월 발사됐으며, 하루에 지구를 14바퀴 정도 돌고 있다. 아리랑 3호는 2012년 5월 일본에서 성공적으로 발사돼 고도 685km의 태양동기궤도를 돌고 있다. 현재 아리랑 3A호가 개발중이고, 아리랑 5호는 발사 대기 중이다. 국내 발사체 개발 역사는 과학로켓 KSR-I로 거슬러 올라간다. 고체 연료를 추진제로 사용한 1단 로켓인 KSR-I은 1993년 6월과 9월 두 차례 발사됐다. 이 로켓은 1차 발사에서는 고도 39km를, 2차 발사에서는 49km를 올라갔다. 2단형 중형 고체로켓인 KSR-II는 1997년 7월 1차 발사는 실패했지만 1998년 6월 2차 발사에서는 150kg의 과학장비를 150km 상공까지 올리는 데 성공했다. KSR-I과 KSR-II에서 익힌 고체연료 및 단 분리 기술은 나로호 2단을 국내 독자 기술로 개발하는 밑거름이 됐다. KSR-III은 액체연료 로켓이다. 2002년까지 5년간 780억원의 예산이 투입돼 개발된 이 로켓은 2002년 11월 231.8초의 비행시간을 기록하며 발사에 성공했다. 이 기술은 2018년 1.5톤급 실용위성을 쏘아 올리는 것을 목표로 개발 중인 KSLV-Ⅱ의 바탕이 되고 있다.

국내 우주개발의 역사 본격화
국내 첫 우주발사체인 나로호가 발사에 성공하면서 그동안 인공위성 개발 분야로만 치우쳤던 국내 우주개발 역사에 발사체라는 또 다른 한 축이 세워졌다. 우주강국 도약을 위한 국내 우주개발 역사가 본격화된 것이다. 최근 경기침체에도 불구하고 중국과 일본·인도 등 경쟁국들은 우주개발의 주도권을 쥐기 위해 막대한 투자를 하고 있다. 이에 따라 우리나라도 우주강국으로 본격적으로 도약하기 위해서는 예산과 인력을 대폭 늘려야 한다는 목소리가 높아지고 있다. 달 탐사 등 좀 더 먼 우주로 나아가기 위한 핵심기술은 우주 궤도상에 머물거나 다른 행성을 탐사하는 위성체(탐사선)와 이를 우주로 보내는 발사체, 그리고 위성체와 발사체를 쏘아 올리는 우주센터와 발사기술 등 3박자가 고루 갖춰져야 한다. 우리나라의 경우 그동안 위성체 개발 능력은 세계 최고 수준에 도달했지만 우주발사체의 경우 이제 첫 걸음마를 뗀 수준이라는 평가다. 나로호의 경우 1단 발사체를 러시아로부터 도입해 추가적인 활용은 불가능하기 때문이다. 특히 독자 우주발사체 연구개발(R&D) 중 가장 큰 어려움은 핵심부품을 외국에 의존해야 한다는 것이다. 일부 분야는 선진기술을 배워야 하고 일부 분야는 막대한 투자비를 들여 개발하는 것보다 부품을 수입해 사용하는 것이 보다 손쉬운 방법이기 때문이다. 권세진 KAIST 항공우주공학과 교수는 “대형 발사체의 경우 대륙간탄도탄(ICBM) 등의 군사기술과 밀접하기 때문에 선진국으로부터의 기술이전이 사실상 불가능하다”며 “과학위성과 다목적 실용위성을 올린 경험을 토대로 독자적인 발사체 기술 확보에 주력해야 할 것”이라고 설명했다. 이에 따라 오는 2018년으로 앞당기는 것을 목표로 하는 한국형발사체(KSLV-II) 개발이 우리나라의 우주강국 도약을 위한 시금석으로 작용할 것으로 전망된다. 항우연은 나로호 발사에서 얻은 기술을 토대로 지난 2010년부터 ‘한국형 발사체(KSLV-II)’를 개발하고 있다. 이를 위해 1조5,449억원이 투입된다. 마스터플랜에 따르면 2014년까지는 설계 기간으로 7톤급 액체 엔진의 개발이 핵심 목표다. 2단계는 2015년부터 2018년까지로 강력한 추진력을 낼 수 있는 75톤급 로켓엔진을 개발한다는 복안이다. 또 2019년부터 2021년까지 진행될 3단계는 75톤급 엔진 4기를 하나로 묶는 클러스터링 기술을 개발한 뒤 최종적으로 2회의 발사를 시도하게 된다. KSLV-II는 아리랑 시리즈와 같은 1.5톤급 실용위성을 고도 700~800㎞의 저궤도에 올려 놓는 것을 목적으로 향후 달 탐사를 추진에도 활용될 계획이다. 즉 KSLV-II는 실용위성 발사를 시작으로 정지궤도 위성발사, 달 탐사, 그리고 화성이나 목성 등 다른 외계행성 탐사를 위한 기초를 다지는 우리나라 우주개발의 핵심적인 우주발사체인 셈이다. 전문가들은 한국형발사체 개발을 앞당기기 위해서는 예산과 인력 등 정부 차원의 지원이 필수적이라고 강조한다. 실제로 우리나라의 우주개발 예산은 2007년 3,500억원에서 지난해 2,400억원 수준으로 대폭 줄었다. 같은 기간 국가 R&D 예산에서 우주개발 예산이 차지하는 비중도 3.5%에서 1.5% 수준으로 매년 줄어들고 있는 추세다. 권 교수는 “주요 우주선진국들은 우주개발에 막대한 예산과 인력을 투입하고 있는 반면 우리나라는 이에 크게 뒤처진 상태”라며 “우주개발 예산을 최소 2배 이상 늘리고 민간 참여를 확대해야만 경쟁국들을 따라잡을 수 있을 것”이라고 말했다. KSLV-II 독자개발이 완료되면 우리가 개발한 인공위성을 외국에 보내 발사대행을 해야 하는 부담을 덜 수 있다. 또 정부 계획대로 2018년 독자발사에 성공하면 미국과 러시아 등의 선진국과 우주개발 공동연구 등에 참여하는 것도 가능해져 달 탐사 이후 유인 우주탐사 계획 등도 보다 빨라질 것으로 전망된다. 김승조 항우연 원장은 “KSLV-Ⅱ 프로젝트가 완료되면 75톤 중형 엔진의 신뢰성과 경제성을 높여 위성의 수출산업화를 모색할 것”이라며 “이와 함께 해외의 위성을 국내에서 수주해 국산 발사체를 국내에서 발사하는 등 상업용 발사체 시장에도 적극 진출할 계획”이라고 설명했다.

항공우주 선진국으로 도약하는 발판 될 것
한국 최초의 우주발사체 나로호가 두 번의 실패를 딛고 우주로 나로과학위성을 올리는 데 성공하자 시민들은 환호했다. 외신들은 나로호 발사를 신속하게 보도하며 큰 관심을 보였다. 1월 30일 오후 4시경 TV를 통해 나로호의 발사 상황을 지켜보던 시민들은 나로호가 우주로 힘차게 날아오르자 흥분을 감추지 못했다. 시민들은 “나로호 발사 성공으로 우주산업 발전의 한 획을 그었다”면서 “이를 계기로 기술을 더욱 발전시켜 100% 국산 기술로 만든 로켓을 발사할 수 있기를 바란다”고 한목소리로 말했다. 회사에서 TV로 발사 장면을 지켜봤다는 A씨는 “나로호가 화염을 내뿜으며 하늘로 솟아오를 때 가슴이 뭉클했다”며 “한국인의 한 사람으로서 자랑스럽다”고 기뻐했다. 이날 청와대 참모들과 TV 생중계를 지켜보던 이명박 대통령은 발사 9분 30초가량 뒤 나로우주센터 관계자들이 손뼉을 치는 모습이 보이자 성공을 직감하고 자리에서 일어나 박수를 치며 환호했다. 정치권은 일제히 환영 논평을 내고 우주강국 실현을 위해 적극 지원하겠다고 약속했다. 새누리당 이상일 대변인은 “나로호 발사의 성공은 대한민국 국민 모두가 함께 이룬 쾌거가 아닐 수 없다”고 환영했다. 민주통합당 박용진 대변인도 “우리나라 최초의 우주발사체가 성공적으로 날아오르는 모습은 국민 모두의 가슴에 과학기술강국, 우주강국 대한민국의 꿈을 활짝 열어줬다”고 평가했다. 경제계에서도 축하가 쏟아졌다. 대한상공회의소는 “우주산업이 고부가가치를 창출하는 미래 성장동력으로 육성될 수 있도록 정부와 기업에서 더욱 많은 관심과 노력을 기울여야 할 것”이라고 말했다. 전국경제인연합회는 “나로호 발사 성공은 항공우주 선진국으로 도약하는 발판이 될 것”이라고 기대했다. 한편 CNN은 이날 나로호 발사 장면을 생중계했고 AFP통신, 교도통신 등 외신들도 속보로 전하며 큰 관심을 보였다. AFP통신은 “지난달 북한이 장거리 로켓 ‘은하 3호’를 발사한 이후 한국으로선 국가적 자존심이 걸린 일이었다”고 보도했다. AP통신은 한국이 나로호를 성공적으로 발사했다는 소식을 전하면서 “이번 발사는 북한이 3차 핵실험을 하겠다고 위협하면서 한반도에 긴장이 고조된 가운데 이뤄졌다”고 보도했다. 중국중앙(CC)TV는 뉴스전문 채널을 통해 화면 분할방식으로 한국 TV의 생방송 화면을 그대로 내보내며 사실상 생중계했다. CCTV는 “한국이 두 차례의 실패 끝에 세 번째 시도에서 성공했다”면서 “나로호 발사에는 러시아의 기술 지원이 있었다”고 전했다. 이타르타스통신과 로시야방송 등 러시아 언론도 신속히 보도했다. 나로호 발사에 참여한 러시아 흐루니체프우주센터와 연방우주청 등도 웹사이트를 통해 나로호 발사의 성공 사실을 알렸다. NM