April 21,2019

로켓 재활용 시대 머지 않았다

스페이스X, 로켓 재활용 프로젝트 본격화

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지난 10일(현지시간) 미국 플로리다 주 케이프커내버럴 공군기지에서는 전 세계인들이 주목할만한 새로운 도전이 이뤄졌다. 민간우주개발업체 스페이스X의 ‘로켓 재활용 프로젝트’였다. 이 프로젝트는 로켓 1단을 상공 80km에서 분리시킨 뒤 바다로 떨어뜨려 폐기하지 않고 지구로 귀환시키는 것을 목표로 했다.

이날 로켓 ‘팰컨9(Falcon 9)’에 실려 발사된 무인우주화물선 ‘드래건(Dragon)’은 성공적으로 국제우주정거장(ISS)에 도착해 장비와 물품을 전달하는 등 임무를 완수했다. 하지만 드래건을 우주로 보낸 뒤 대서양의 미리 준비된 배에 연착륙하기로 한 팰컨9의 시도는 착륙과정에서 부서지면서 실패로 돌아갔다.

무인우주화물선_‘드래건’_발사_모습 ⓒ 스페이스X

무인우주화물선 ‘드래건’ 발사 모습 ⓒ 스페이스X

‘로켓 재활용’ 왜 주목받나?

지금까지 전 세계 모든 로켓은 ‘일회용’이었다. 우주화물선이나 인공위성 등은 로켓의 도움을 받아 우주로 쏘아 올려진다. 우주로 날아가는 과정에서 분리된 1, 2단 로켓은 바다에 떨어지거나 대기권에서 불타 없어져 한 번 사용한 후 사라지게 된다.

이 로켓을 버리지 않고 무사히 지구로 귀환시켜 재활용하게 된다면, 우주탐사 비용을 획기적으로 줄일 수 있게 된다. 전문가들은 로켓을 재활용하면 적게는 수백억원에서 많게는 수천억원의 비용을 줄일 수 있을 것으로 전망하고 있다. 

당장의 우주탐사 비용 절감차원 뿐만 아니라 보다 장기적인 관점에서도 로켓의 재활용은 필요하다. 훗날 인류가 우주로 자유롭게 여행을 다니기 위해서는 로켓을 사용해 사람들을 우주로 쏘아 올리는 것은 물론, 이 우주선을 통해 지구로 돌아올 수 있는 장치를 만드는 것이 급선무다. 이 문제를 해결하기 위해서는 다른 행성에 착륙했다가 그대로 이륙할 수 있는 재활용 로켓이 최선의 수단으로 꼽히고 있다.

더 나아가 재활용 로켓의 활성화가 이뤄져 가격경쟁력이 확보가 된다면, 우주 공간을 이용해 핵폐기물 등의 문제까지도 해결할 수 있을 것으로 전문가들은 전망하고 있다.

미국_플로리다주_케이프_커내버럴_공군기지의_발사대에_세워진_스페이스X의_로켓__팰컨9 ⓒ 스페이스 X

미국 플로리다주 케이프 커내버럴 공군기지의 발사대에 세워진 스페이스X의 로켓 팰컨9 ⓒ 스페이스 X

40년 전부터 시작된 ‘비용절감’ 고민

반복적으로 사용할 수 있는 로켓에 대한 고민은 이미 40여년 전부터 시작됐다. 1970년, 비싼 로켓을 한 번 쓰고 버리니 비용이 너무 많이 든다고 여긴 나사(NASA)는 일회용 로켓을 대신할 반복적으로 사용할 수 있는 우주선을 만들겠다는 목표를 세웠다. 이렇게 만들어진 것이 ‘우주왕복선’이다.

하지만 문제는 우주왕복선의 구조가 너무 복잡하다는 것이었다. 우주 왕복선을 한번 발사하기 위해서는 거의 우주선을 새로 조립하는 수준의 노동력과 시간이 투자됐으며 비용 역시 엄청났다. 아이러니하게도 발사 비용을 낮추기 위해 막대한 예산을 투입해서 개발된 우주왕복선이 기존의 로켓보다 더 비싸진 것이다.

2005년 나사 예산의 30%에 해당하는 비용이 우주왕복선에만 투입됐다. 결국 발사 비용을 줄이는 데 실패한 나사는 지난 2011년 ‘아틀란티스호’를 끝으로 우주왕복선 사업에서 손을 뗐다.

스페이스 X사의 ‘로켓 재활용 프로젝트’

우주왕복선의 시대가 끝나고 스페이스X의 새로운 도전으로 재활용 로켓은 다시금 조명을 받게 됐다. 스페이스X의 엘론 머스크 CEO와 스페이스X의 기술진은 이미 지난 수년 전부터 로켓 재활용 프로젝트에 공을 들이고 있다. 이들은 발사 후 분리된 1단 로켓을 온전하게 지상에 재착륙시키는 방향으로 실험을 진행 중이다. 로켓과 탑재체가 분리된 이후 남은 연료를 분사시켜 천천히 수직으로 내려오면서 낙하 속도를 줄이고 원래 발사했던 장소로 돌아오게 만들겠다는 작전이다.

지난 2011년부터 그래스호퍼라는 이름으로 팰컨9호의 1단 로켓을 이용한 실험이 계속 진행됐다. 2013년 7월에는 지상에서 325m까지, 10월에는 744m까지 로켓을 올렸다가 그 자리에 그대로 착륙시키는 데 성공하기도 했다.

여러 차례의 시험발사 이후 올해 1월, 스페이스X는 대기권까지 우주선을 운반한 후 원래 발사지점으로 돌아오는 실험을 시도했으나 실패로 돌아갔다. 로켓이 상당히 빠르게 내려앉았고 착륙 장치를 파괴해 버렸다.

이번 실패의 원인은 핀을 조정하는 유압유에 있었던 것으로 분석됐다. 머스크는 “착륙하기 전 유압유가 바닥나 버렸고 이 때문에 로켓이 조정 기능을 상실했다”고 설명했다.

2015년에도 ‘로켓 재활용 프로젝트’는 계속된다

머스크는 이번의 실패에 실망은 커녕 자신감을 내비쳤다. 로켓이 적어도 정확한 지점에는 내려앉았기 때문에 이후의 시도에서 성공가능성이 엿보인다는 것이다.

스페이스X는 올해 이같은 실험을 10여 차례나 더 할 계획이다. 특히 얼마 전 구글과 피델리티가 스페이스X에 10억달러(약 1조800억원)를 투자하기로 하면서 프로젝트는 더욱 탄력을 받을 것으로 전망된다.

머스크는 이러한 기술들을 기반으로 그의 오랜 꿈인 화성 식민지 개발에 집중할 것으로 보인다. 팰컨9을 개량한 로켓을 이용해 화성에 사람들을 실어나르는 것은 물론 위성 수백개를 띄워 화성에서도 인터넷이 가능하도록 하는 등 인간의 화성 이주를 위한 다양한 구상을 하고 있다.

엘론 머스크는 “현재 우리가 개발하고 있는 기술들이 향상이 되면 20년 이내에 화성에 8만명이 거주할 수 있는 식민지를 건설할 수 있을 것”이라고 강조했다.

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