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by IGM세계경영연구원 Aug 16. 2023

우주로 가는 문턱을 낮춘
뉴 스페이스 기술 3가지

많은 기업들이 우주 산업에 눈을 뜨게 된 이유는 무엇일까? 그 시작점은 첨단기술 혁신을 통한 우주 산업의 비용 절감과 효율성 증가이다. 모건 스탠리에 따르면, 1981년 탑재체 kg당 8만 5천 달러였던 발사 비용은 2020년 기준 951달러로 40년 만에 약 98% 급감했다. 수익에 대한 기대가 가능해짐에 따라, 우주 발사체 생산량과 발사 횟수도 크게 늘었다.

맥킨지에 따르면, 최근 10년 동안 쏘아 올린 인공 위성의 수는 1957년 스푸트니크 1호가 성공한 이후부터 2010년까지 쏘아 올린 위성의 수보다 많아졌다. 그간 우주 개발은 예산의 규모가 천문학적이며, 장기간 투자가 필요한 데 비해 수익은 기대할 수 없는 분야로 여겨져 왔다. 그러나 이제는 4차 산업 혁명이 이루어지면서, 우주 산업에도 첨단 기술이 더욱 적극적으로 도입되어 비용은 크게 감소하고, 연구와 탐사의 효율성은 높아지고 있다.

우주 산업은 수많은 첨단 과학기술의 집약으로 이루어지지만, 그 중 특히 우주 산업의 경제성에 영향을 미친 3가지 기술을 소개한다.

1) 로켓 재사용

2015년, 스페이스X는 최초로 ‘팰컨9(Falcon9)’ 로켓의 재착륙을 성공시켜 재사용 로켓의 시대를 열었다. 기존 로켓은 발사 뒤 공해상에 떨어져 다시 사용할 수 없었으나, 스페이스X의 로켓은 상단 발사체를 분리한 뒤 1단 로켓을 지상 또는 바다 위 무인 착륙선에 수직으로 착륙시켜 재사용한다.

지난 해 한국최초 달 탐사선 ‘다누리’를 우주로 보내는 발사에도 이미 5번 비행했던 팰컨9이 사용되었다. 재사용 로켓 기술은 로켓의 제작 및 발사 비용을 70% 수준으로 떨어트려, 우주 산업의 획기적인 비용 절감을 이루어냈다. 현재 스페이스X의 팰컨9으로 지구 저궤도까지 화물을 운송하는데 드는 비용은 kg당 약 2,200달러 정도다.

스페이스X ‘팰컨9’의 1단로켓 수직이착륙 원리 *Source: IGM

소형 발사체 기업 ‘로켓 랩’은 떨어진 1단 로켓을 해상에서 회수하여 재사용하는 방식과 로켓 엔진만 재사용하는 방식을 도입할 예정이다. 스페이스X의 방식은 높은 기술력이 필요하고, 재점화 연료가 추가로 필요하므로, 소형 발사체의 특징에 맞는 방법을 고안한 것이다. 앞으로 1단 로켓 재사용을 넘어 발사체 전체를 재사용할 수 있는 기술이 등장하게 되면, 지금의 1/10까지 비용이 감소할 것으로 예상된다.

2) 3D 프린팅

3D 프린팅은 발사체 부품 및 발사체 생산에 놀라운 혁신을 가져온 기술이다. 3D 프린팅 기술이 처음 항공우주 분야에 도입된 것은 2013년으로, NASA에서 로켓 엔진의 연료 분사 노즐을 3D 프린터로 제작했다.

연료 분사 노즐은 매우 복잡하고 정교한 부품으로, 기존에는 제작비용이 높고 제작기간도 수년이 걸리는 작업이었으나, 3D 프린팅 기술을 접목해 단 4개월 만에 부품 제작을 완성할 수 있었다. 그 이후 엔진룸, 터보 펌프, 메인 추진 밸브 등 다양한 핵심 부품 생산에 3D 프린팅 기술이 활용되고 있다.

3D 프린팅은 발사체 생산의 제작 기간과 비용을 단축시켰을 뿐 아니라 다양한 신소재를 재료로 하여 무게는 줄이고 내구성은 높이는 데에도 크게 기여했다.

3D프린팅을 활용한 발사체 생산 공정 *Source: Relativity Space Website

최근에는 3D 프린터로 발사체 완제품을 제작하는 회사도 등장했다. 미국의 우주 기업 ‘렐러티비티 스페이스(Relativity Space)’는 로켓에 들어가는 수백만 개의 부품을 따로 만들어 조립하는 대신, 세계에서 가장 큰 금속 3D 프린터 ‘스타게이트(Stargate)’를 자체 개발해 완제품의 형태로 찍어내는 방식을 도입했다.

지난 3월에는 기체의 85%를 3D 프린터로 제작해, 제작 기간 약 60일 만에 완성한 ‘테란(Terran)-1’을 공개했다. 비록 테란-1은 발사 후 궤도 진입에는 실패했으나, 3D 프린팅 기술이 로켓 완제품 생산에도 상용화가 가능함을 시사했다.

신제품 발사체 ‘테란-R’ 구상도 *Source: Relativity Space Website

3) 클라우드 컴퓨팅

클라우드 컴퓨팅 기술은 자체 저장공간이 아닌 인터넷 서버를 통해 데이터와 콘텐츠를 이용하는 기술로, 최근 우주 산업에 접목되어 우주 데이터 처리의 효율성을 극대화하고 있다.

2021년 발사되었던 NASA의 화성 탐사 로버 ‘퍼시비어런스(Perseverance)’는 아마존웹서비스(AWS)의 클라우드를 이용해 지구의 과학자들과 탐사 데이터를 주고받았다. 자체 저장공간에 탐사 데이터를 저장하고 전송한 후, 지구에서 보내오는 다음 지시를 기다리는 대신, 클라우드를 이용해 빠르게 소통해 탐사작업을 연이어 수행하여 탐사 활동 시간을 효율적으로 증가시켰다.

연간 발사되는 인공 위성의 수가 점차 증가함에 따라, 우주에서 생성되는 데이터도 기하급수적으로 증가하고 있다. 이 거대한 용량의 우주 데이터 시장을 잡기 위해 아마존웹서비스(AWS)를 포함한 국내외 테크 기업들이 우주 클라우드 개발에 속도를 내고 있다.

마이크로소프트(MS)는 2020년 스페이스X와 우주 클라우드 파트너십을 맺고, 우주 클라우드 플랫폼 ‘애저 스페이스(Azure Space)’를 공개했다. 국내에서는 네이버클라우드가 2022년 위성 제작 전문 기업 ‘쎄트렉아이(Satrec-I)’와 업무 협약을 맺고 우주 클라우드 플랫폼을 위한 인프라를 구축하고 있다.