자존심을 건 우주대결, 발사체 재사용 기술의 승자는?
스페이스X(Space X)·블루오리진(Blue Origin)·버진 갤럭틱(Virgin Galactic) 등 쟁쟁한 우주기업들에서 민간인 우주관광 사업을 놓고 치열한 경쟁을 벌이고 있습니다. 지난 11일, 버진 갤럭틱의 창업자인 리처드 브랜슨이 우주여행에 성공하며 경쟁의 불씨는 더욱 당겨졌습니다.
세 기업에 대한 소개와 그들이 목표로 하는 사업에 대하여 소개해 드렸던 '억만장자들의 우주전쟁'에 이어, 이번 편에서는 발사체 재사용을 중심으로 한 기술 대결에 대해 이야기를 나눠보겠습니다.
일론 머스크의 스페이스X, 발사체 재사용에서 '한 수 위'
스페이스X는 일론 머스크가 2002년에 설립한 항공우주 장비 제조·생산 및 우주 수송 기업입니다. 현재 스페이스X에서 사용 중인 발사체는 크게 스타십(Starship)과 팰컨(Falcon) 라인으로 나눌 수 있는데요. 스타십은 스페이스X가 화성 이주용으로 개발 중인 차세대 발사체이고, 팰컨 라인은 현재 추진 중인 우주관광 사업에 사용될 2단 우주 발사체입니다. 팰컨 라인에서는 은퇴한 팰컨1과 개발 중단된 팰컨5를 제외한 팰컨9과 팰컨헤비가 사용되고 있습니다.
▼ 스페이스X의 발사체 '스타십'(왼쪽)과 '팰컨9'(오른쪽)의 구조
스타십과 팰컨 라인은 재사용 가능 범위에서 차이를 보이고 있는데요. 스타십은 완전 재사용이 가능하고 팰컨9과 팰컨헤비는 부분 재사용만 가능하다고 합니다. 여기에서 말하는 재사용이란, 한 번 사용한 로켓을 지상에 착륙 시켜 다시 발사하는 데 사용하는 것을 의미합니다.
세 기업 가운데 발사체 재사용 분야에서 두각을 보이는 곳은 단연 스페이스X입니다. 스페이스X는 일찍 2015년 12월에 팰컨9의 1단 발사체를 완전한 형태로 착륙 시키는 데 성공했으며, 올해 5월에는 같은 발사체를 9번 재사용하여 총 10회 발사하는 데 성공하는 초유의 기록을 세우기도 했습니다.
로켓추력이 집중되어 있는 1단 발사체의 가격이 전체 비용에서 60%~80% 가량을 차지하기 때문에 발사체 재사용에 따른 비용절감 효과는 상당한 수준인 것으로 짐작됩니다. 일론 머스크는 "(발사체 재사용과 같은 방식으로) 팰컨9의 한계비용*을 1500만 달러 수준으로 낮출 수 있다"고 설명하기도 했습니다.
*한계 비용: 생산물 한 단위를 추가로 생산할 때 필요한 총 비용의 증가 부분.
블루오리진도 발사체 재사용 되지만, 스페이스X의 아성 넘보기엔 역부족
블루오리진은 제프 베조스가 2000년에 설립한 우주로켓 기업입니다. 개발이 거의 마무리되기 전까지 정보를 공개하지 않는 신중한 플레이를 펼쳐 온 블루오리진은 최근 재사용 로켓인 뉴셰퍼드(New Shepard)의 유인 우주비행 일정을 발표하며 세간의 관심을 한 몸에 받고 있습니다.
▼ 블루오리진의 뉴셰퍼드
출처: 블루오리진블루오리진이 개발한 재사용 로켓 뉴셰퍼드도 스페이스X의 스타십과 마찬가지로 완전 재사용이 가능한 발사체입니다. 게다가 재사용에 성공한 시점도 스페이스X보다 1개월 빠른 2015년 11월인 것으로 알려졌습니다.
하지만 지금까지 공개된 발사체 회수 기술력 측면에서 스페이스X의 아성을 넘보기엔 역부족인 것으로 평가되고 있습니다. 이유는 회수 과정과 방식 때문인데요. 2단 분리 이후 궤도에 페이로드(유료하중)를 올린 다음 1단이 회전하여 지구로 돌아와 스스로 착륙하는 팰컨9과 달리, 뉴셰퍼드는 궤도에 진입하지 않고 수직으로 이륙한 다음 탄도 비행하여 내려오는 형태이기 때문입니다.
▼ 팰컨9(위)과 뉴셰퍼드(아래)의 회수 방식
출처: 스페이스X
출처: 블루오리진모든 정보가 공개된 다음에도 발사체 재사용 부분에서 블루오리진이 스페이스X를 넘어설 수 있을 지는 아직 안갯속입니다. 블루오리진이 현재 개발 중인 중형 로켓 뉴글렌(New Glenn)이 팰컨9과 흡사한 방식으로 회수될 것으로 알려졌지만, 당초 2020년 말로 발표됐던 발사 일정이 두 차례에 걸쳐 2022년 말로 미뤄지는 등 불안한 모습들이 포착되고 있기 때문입니다.
같은 목표 다른 방식, 버진 갤럭틱은 공중에서 우주선 발사한다
버진 갤럭틱은 리처드 브랜슨이 2004년에 설립한 우주여행 기업입니다. 6월 말에 미국 연방항공청으로부터 승객을 우주선에 유료로 탑승 시킬 수 있는 면허를 취득하며 사업 노선을 명확히 했습니다.
로켓 발사는 버진 갤럭틱을 전신으로 하는 버진 오빗(Virgin Orbit)에서 담당하고 있는데, 우주선을 발사하는 방식에서 앞서 언급된 스페이스X나 블루오리진과는 다른 양상을 보여주고 있습니다. 지상에서 로켓을 발사하는 두 기업과 달리 버진 오빗은 보잉 747 항공기를 개조한 모선(母船)에 로켓을 싣고 공기 저항이 상대적으로 작은 공중으로 올라가 로켓을 발사합니다.
출처: 버진 오빗우주선 발사의 첫 번째 단계를 수행하는 모선은 물론 재사용이 가능하지만, 공중 발사를 위한 발사대로 사용될 뿐 발사체나 추진체의 역할을 하는 것이 아니기 때문에 스타십이나 뉴셰퍼드와 같은 수준으로 재사용이 이루어진다고 보기는 어렵다는 것이 보편적인 의견입니다.
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