차세대 발사체 '도전성 부족' 번번이 고배
액체산소-케로신 연료기반 2단 구성 등
경쟁력 높여 예타 통과 낙관적인 분위기
실패땐 산업체 이탈·우주시대 대응 뒤처져
한국형 차세대 발사체 개발 사업이 누리호 두 번째 발사를 앞두고 관심이 뜨겁다. 앞서 여러 차례 예비타당성조사(예타) 문턱을 넘지 못한 가운데 또다시 고배를 마신다면 누리호 후속 모델 공백에 따른 국내 산업체 이탈과 동시에 민간 주도 우주산업 기반 마련 가능성은 더욱 멀어질 것이란 전망이 나온다. 올해 예타 통과를 통해 우주 선진국과 기술 간극을 줄이고 국내 산업체 역량 강화를 이뤄 '뉴스페이스' 시대에 대응할 수 있을지 주목된다.
◇차세대 발사체, 누리호와 차이점은
국내 기술로 독자 개발에 성공한 누리호는 지난해 첫 발사 이후 내달 15일 두 번째 발사를 앞둔 상태다. 다만 첫 발사가 '절반의 성공'으로 끝나는 등 성능상 그 한계를 명확하게 드러냈다는 평가다.
가장 큰 한계는 지구 권역 저궤도(600~800㎞) 범위 내 1.5톤급 소형 위성만 발사할 수 있다는 점이다. 우주 선진국들이 달, 태양, 화성 등 궤도까지를 목표로 발사체 개발이 이뤄진 것과는 상반되는 부분이다. 중력권을 벗어나기 위한 추력이 아직 부족한 탓이다.
차세대 발사체는 액체산소-케로신 기반 2단 발사체로 구성된다. 1단 엔진은 추력 100톤급 다단연소사이클 방식 액체 엔진 5기가 클러스터링 되고, 2단 엔진은 추력 10톤급 다단연소사기클 방식 액체 엔진 2기로 구성돼 누리호 대비 줄어든 발사체 단수로도 효율성이 대폭 개선되는 장점이 있다.
이를 통한 최대 적재량을 비교해 보면 지구 저궤도를 기준으로 누리호는 최대 3.3톤이 한계지만 차세대 발사체는 10톤까지 가능하도록 목표를 잡고 있다. 이는 우주 관광이나 대형 화물수송 등이 가능한 수준이다.
특히 달 궤도까진 달 탐사선 및 착륙선 등을 1.8톤급까지 실어 나를 수 있다. 여기에 화성 등 심우주 탐사를 위해 차세대 발사체는 1.0톤급 무게를 견디는 설계로 계획된 상태다.
◇예타 탈락 원인, 해결했나
차세대 발사체 개발 사업이 앞선 예타에서 미끄러진 이유는 '도전성 부족'이다. 우주 선진국 대비 초보 수준 누리호를 획기적으로 향상하기 위한 목표가 명확하지 않다는 것이다.
누리호는 과거 1950년대 옛 소련이 개발한 케로신 연료 및 연소방식을 토대로 개발됐다. 그러나 우주 선진국 대부분이 사용하는 액체 메탄 엔진 등 첨단 방식을 통한 재사용 필요성이 줄곧 강조됐다. 이외 첨단 센서를 활용한 제어 장치, 추력 조절 장치, 연소방식 개선 등이 요구됐다.
차세대 발사체는 액체산소-케로신 연료 기반 2단형 발사체를 목표로 하면서 경쟁력을 높인 상태다.
또 재점화, 추력 조절 등 재사용 발사체 기반 기술이 탑재된 다단연소사이클 엔진을 개발할 계획이다. 이는 기존 누리호 75톤급 엔진이 우주 선진국 엔진 대비 최대 90%까지 낮은 비추력 문제나 검댕 침착에 의한 성능저하 등 한계를 개선할 수 있는 부분이다.
◇민간 참여 우주산업 확대를 위해 차세대 발사체 개발 시급
차세대 발사체 개발 사업 예타는 약 6개월에 걸쳐 심사를 받게 된다. 지난 예타 탈락 원인을 보완한 점 등을 토대로 예타 통과는 낙관적인 분위기다. 다만 대형 국가 연구개발(R&D) 사업이 최근 들어 예타에서 탈락하는 경우가 많아 통과를 점치기가 어렵다는 분석이다.
이번 예타마저 어려워질 경우 가장 큰 문제는 산업체 이탈 가능성이다. 이번 예타가 통과되지 않으면 누리호 후속 사업 추진까지 공백이 더욱 길어지면서 설계부터 최종 발사에 이르는 전 과정을 참여하고자 하는 국내 산업체들이 길을 잃을 수밖에 없다. 특히 이번 차세대 발사체 개발 사업은 누리호 개량 이외에도 향후 뉴스페이스 시대에 대비해 추진하는 민간 주도 선행기술 R&D를 산업체 중심으로 진행한다는 계획을 담고 있는 만큼 반드시 통과가 필요한 상황이다.
이인희기자 leeih@etnews.com
