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로켓 발사 가능, ‘쌍동형’ 항공기

최대 넓이 날개 보유… 비용 절감 및 항로 위해 제작

테슬라 창업자인 일론 머스크 (Elon Musk)가 설립한 ‘스페이스X’나 아마존의 CEO 제포 베조스(Jeff Bezos)가 이끄는 ‘블루오리진’처럼 이제 우주 개척의 방향도 국가가 앞장서던 시대에서 IT업계의 거물들이 세운 민간 기업들이 주도하는 시대로 넘어가고 있다.

세게에서 가장 넒은 날개를 자랑하는 스트라토런치의 위용 ⓒ Stratolaunch Systems

세게에서 가장 넒은 날개를 자랑하는 스트라토런치의 위용 ⓒ Stratolaunch Systems

특히 로켓 재사용을 통한 비용 절감이 우주탐사의 화두로 떠오르고 있는 가운데, 이 같은 흐름에 동참하는 새로운 민간 기업이 선을 보여 주목을 끌고 있다. 이 역시 또 한명의 IT업계 거물인 마이크로소프트의 공동 창업자 폴 앨런이 설립한 스트라토런치시스템(Stratolaunch Systems)社다.

첨단 기술 전문 매체인 뉴아틀라스(newatlas)는 폴 앨런이 제작에 참여하고 있는 세계 최대의 날개를 가진 항공기가 그 위용을 선보였다고 보도하면서, ‘스트라토런치’라는 이름의 이 항공기가 더욱 관심을 끄는 이유는 차세대 로켓 발사 플랫폼의 역할을 수행하게 될 예정이기 때문이라고 밝혔다. (관련 기사 링크)

차세대 로켓 발사 플랫폼으로 활용될 스트라토런치

스트라토런치 항공기는 두 개의 동체가 나란히 이어지는 독특한 형태를 띄고 있다. 마치 2차 대전 당시 눈부신 활약을 펼쳤던 전투기인 ‘P38 라이트닝’ 쌍동기(雙胴機)를 연상케 하는 디자인으로 이루어져 있다.

자체 중량은 22만 6000kg에 달하며 수하물 무게까지 포함하면 약 25만kg에 달하기 때문에 로켓과 같이 엄청난 무게의 화물도 거뜬하게 들어 올릴 수 있다는 것이 제작사측의 설명이다. 특히 날개 너비가 117m로서, 현존하는 항공기 중에서는 가장 넓은 날개를 자랑한다.

스트라토런치는 오비탈ATK社의 페가수스 로켓이나 버진갤럭틱社의 스페이스쉽과 비슷한 발사 방식을 갖고 있다. 비행기에 로켓이 달린 우주선을 매달고 성층권과 같은 일정 고도까지 올라간 뒤 이를 발사하는 것.

스트라토런치에서 분리된 뒤 발사되는 페가수스 로켓의 상상도 ⓒ Stratolaunch Systems

스트라토런치에서 분리된 뒤 발사되는 페가수스 로켓의 상상도 ⓒ Stratolaunch Systems

이 같은 방식의 항공기를 제작한 이유에 대해 제작사의 관계자는 “기존에 우주선을 발사할 때 사용되는 1단 로켓의 기능을 여러 번 재사용이 편리한 항공기로 대체하기 위해 개발됐다”라고 설명하며 “한번 쓰고 버리는 기존 1단 로켓에 들어가는 비용을 절감할 수 있기 때문에 우주 탐사 비용을 획기적으로 줄일 수 있다”라고 덧붙였다.

아이디어는 좋았지만, 항공기를 1단 로켓의 역할로 대체하는 시도가 그리 쉽게 성공하지는 못했다. 시도 자체는 상당히 오래 전부터 이루어졌지만, 실제로 성공한 것은 지난 1990년에 발사된 페가수스 로켓이 처음이다.

그동안 수많은 공중발사궤도로켓(air launch to orbit)이 등장했지만, 페가수스 로켓만이 유일하게 2013년까지 진행된 총 42회의 발사 중에서 37회의 성공을 거뒀다. 특히 당초 기대했던 것만큼 비용이 절감되지 못했고, 로켓을 대형화하는 작업도 기존 항공기로서는 무리였기 때문에 활성화되지 못한 채 답보상태에 머물러 있었다.

이와 관련하여 제작사의 관계자는 “스트라토런치에 부착되는 로켓은 페가수스 2호로서 과거 제작됐던 페가수스 로켓의 대형화 버전”이라고 밝히며 “페가수스 로켓의 경우 항공기 동체 아래 장착되는 방식이어서 로켓 자체를 대형화하기 힘들었으나, 스트라토런치 같은 쌍동기 형태는 아무리 무거운 로켓이라도 이를 매달고 하늘로 올라갈 수 있는 장점이 있다”라고 말했다.

로켓 발사 비용을 줄이기 위해 공중 발사 추진

폴 앨런이 스트라토런치시스템社를 설립했을 때만 하더라도 탑재하려던 로켓은 스페이스X의 ‘팔콘 9에어’였다. 하지만 원래 공중에서 발사하기 위해 개발된 로켓이 아니다보니, 이를 공중 발사용으로 개조하기 위한 작업에 상당한 기간이 소요되는 것으로 나타나 불가피하게 결별하게 된다.

그 틈새를 파고든 회사가 바로 페가수스 로켓을 개발한 오비탈ATK社다. 이 회사는 이미 항공기 하단에 부착한 로켓을 개발하고 있었기 때문에 두 기업은 자연스럽게 협력을 이루게 되었다.

혹자는 항공기에 로켓을 매달고 올라가는 것이 얼마나 경제적이기에 지상에서 바로 로켓을 쏘지 않는 것일까라고 의문을 갖는 경우가 많은데, 이처럼 로켓을 공중에서 발사시키는 데는 두 가지 이유 때문이라는 것이 전문가들의 견해다.

스트라토런치의 비행 항로 개요 ⓒ Stratolaunch Systems

스트라토런치의 비행 항로 개요 ⓒ Stratolaunch Systems

우선 첫 번째 이유로는 연료를 대폭 아낄 수 있어서다. 로켓의 역할을 조금이라도 비행기로 분담시키면 로켓의 무게를 크게 줄일 수 있다. 예를 들어 지상에서 발사할 때 로켓 연료의 무게가 100톤이어야 한다면, 성층권까지 올라간 항공기에서 발사하는 로켓은 60~70톤 정도의 연료만으로도 충분하다.

또 하나의 이유는 위성 궤도에 진입하거나 아예 우주 공간으로 나가는 것이 목적이 아니라면 항공기를 활용하는 것이 훨씬 효과적이라는 점이다. 수직으로 올라가는 방식이 아니라 그냥 탄도비행 하듯이 성층권을 날아다니는 방식으로서, 이런 경우는 항공기가 비행기가 분담하는 비율이 늘어나게 되므로 로켓의 크기가 더 작아져도 된다.

그러나 최근 들어 항공기에 로켓을 매달고 올라가는 방식이 안정성과 신뢰성을 지적하는 전문가들이 증가하고 있어 이목이 집중되고 있다. 이들은 로켓 공중발사 방식의 대명사였던 스페이스쉽의 사례를 거론하면서 방식의 전면 재검토를 주장하고 있다.

이들의 주장에 따르면 과거에 발생했던 스페이스쉽의 비극적 사고는 로켓의 분리 과정에서 나타난 충격에 의한 결함 때문인 것으로 추정되고 있다. 특히 지상에서의 발사는 결함이 나타났을 때 진행을 중지하면 되지만, 공중에서는 일단 투하하면 무조건 발사해야 하기 때문에 위험성이 너무 많다는 것이 이들의 공통된 의견이다.

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