[K-스페이스 시대] ③ 한국 '우주 선진국' 진입...차세대 로켓과 달 착륙선 개발에 달렸다

美 아르테미스·中 창어 6호·러 루나27 등 프로젝트 돌입

자원 확보·심우주 기착지 활용위해 달 탐사 다시 주목

향우연, 올해부터 달 착륙선 자체 개발… 2030년 발사

미국 유인 달 탐사 프로젝트 아르테미스-1 로켓. [사진=AFP·연합뉴스]

과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원(항우연)은 누리호와 달 궤도선 발사로 얻은 기술과 노하우를 토대로 2030년 발사를 목표로 하는 '달 착륙선' 사업을 올해부터 본격적으로 추진한다. 

달 착륙선은 오는 8월 발사 예정인 달 궤도선의 후속 사업이다. 달 상공 100㎞에서 달을 관측하는 달 궤도선 사업과 달리 1.5톤급 달 착륙선을 개발해 달 표면에 착륙시킨 후 자원 탐사, 현지 자원 활용과 같은 다양한 과학 임무를 수행하는 게 목표다. 

16일 항공·우주업계에 따르면 전 세계적으로 달 자원 탐사와 선점을 위한 유·무인 달 탐사선 개발이 활발해지고 있다.

미국은 1969년 인류 최초로 아폴로 11호를 통해 달에 착륙한 후 현재 다시 유인 달 착륙 프로그램인 '아르테미스(Artemis)' 프로젝트를 추진하고 있다. 

최근에는 스페이스X, 블루오리진, 원웹 등 민간 스타트업까지 혁신, 도전, 기회 등으로 상징되는 뉴스페이스(New Space) 시대를 선도하기 위해 달 탐사를 포함한 다양한 우주 탐사 프로그램을 전개 중이다.

우주 선진국은 기존에 확보한 우주 기술을 토대로 우주 개발의 중심을 지구에서 달과 화성으로 옮기고 있으며, 우주 탐사를 통해 더 진보한 우주 기술을 확보하고 있다.

미국은 우주 탐사를 통해 궁극적으로 우주 개발 선도국 지위를 공고히 하고 과학, 안보, 경제 분야 이익을 추구하고 있다. 일본, 중국, 인도 등 다른 우주 선진국도 달, 혜성, 화성 탐사를 활발하게 진행하고 있다. 

일례로 달 탐사에 성공하면 △달까지 비행 및 제어기술 △달 궤도 진입 기술 △착륙 기술 △샘플 채취 및 지구 귀환 기술 △극한 우주 환경에서 달 탐사차량 △원자력 전지 △우주 인터넷 등 첨단 우주 기술을 확보하고, 관련 신규 일자리 창출까지 노릴 수 있다. 

업계에 따르면 전 세계가 달 탐사에 다시 주목하는 이유는 달에 있는 자원을 확보하고 화성 등 심우주 탐사를 위한 중간 기착지로 활용할 수 있는 가능성이 크기 때문이다. 그동안 유·무인 달 탐사를 통해 달에는 물, 헬륨3, 우라늄, 희토류 등 다양한 희귀 자원이 있는 것으로 확인됐다.

◆달 착륙 성공한 국가는 미국·소련·중국뿐···차세대 탐사선 개발 활발

현재 무인 달 착륙에 성공한 국가는 미국, 소련, 중국뿐이며, 달 궤도선 탐사에 성공한 국가는 미국, 소련, 일본, 유럽연합, 중국, 인도 등 6개 국가뿐이다. 

미국은 현재 유인 달 탐사 복귀를 위한 아르테미스 프로젝트를 추진 중이다. 아르테미스-1을 통해 차세대 우주 발사체로 무인 달 궤도 비행 성능을 시험하고, 유인 달 궤도 비행인 아르테미스-2에 이어 여성과 유색인종 우주 비행사를 달로 보내는 아르테미스-3를 차례대로 진행한다.

다만 아르테미스-1이 수소 누출 등 고장으로 인해 3차례에 걸친 연료 주입이 실패로 끝남에 따라 오는 6월 발사한다는 NASA 측 계획도 연기가 불가피한 상황이다.

또한 미국은 스페이스X가 개발한 민간 발사체인 '팰컨 헤비'를 활용해 2024년 달 궤도에 유인 우주 정거장인 '루나 게이트웨이'를 띄운다는 계획도 세우고 전 세계 21개국 우주 연구 기관과 관련 프로젝트를 추진 중이다.

중국은 2020년 발사에 성공한 달 탐사선 '창어 5호' 뒤를 잇는 차세대 달 탐사선 '창어 6호' 계획을 세우고 관련 프로젝트를 진행 중이다. 2024년 발사 예정인 창어 6호는 창어 5호 프로젝트 당시 만든 예비용 모델을 쏘아 올림으로써 관련 비용을 절감하고, 창어 5호와 비슷한 수준으로 달 토양 탐사 성과를 거둘 것으로 예상된다.

러시아는 올해 발사 예정인 '루나 25'와 2025년 발사 예정인 '루나 27' 등 달 탐사선 계획을 잇달아 발표하며 우주 선진국 복귀를 시도하고 있지만 우크라이나 전쟁으로 인해 실제로 발사할 수 있을지 여부는 불투명한 상황이다.
 

[사진=아주경제DB]

◆달 착륙 성공 따른 유무형 가치 커… 전문가 연구 착수

항우연에 따르면 한국도 그동안 확보한 우주기술 역량을 활용해 달 탐사 등 심우주 탐사 계획을 추진하고 있다. 정부가 세운 궁극적인 목표는 한국형 발사체를 활용해 달·소행성 착륙선을 쏘아 올림으로써 우주 선진국 못지않은 우주 기술과 노하우를 확보하는 것에 있다. 빠르게 달 탐사를 시작하지 않으면 다른 나라와 우주 개발 경쟁에서 뒤처질 가능성이 얼마든지 있는 만큼 속도감 있게 사업을 추진할 계획이다.

이에 정부와 항우연은 올해부터 달 착륙선 계획을 시작하고, 이를 2030년 차세대 한국형 발사체를 활용해 달로 보낼 계획이다. 소행성 샘플 귀환선을 활용한 소행성 탐사도 함께 추진한다.

누리호 후속으로 개발될 예정인 차세대 한국형 발사체는 액체산소-케로신에 기반한 2단형 발사체로 개발된다.

항우연 관계자는 "달 궤도선과 달 탐사선 개발은 한국 우주 기술을 한 단계 발전시키고, 국가 브랜드 가치와 국민의 자긍심을 높이는 효과가 있을 것으로 기대된다"며 "달 탐사에 대한 국민적 관심도가 매우 높고, 달 탐사에 따른 유무형 경제적 가치는 투자 예산 대비 5배가 넘을 것으로 조사되는 등 한국이 달 탐사로 얻을 수 있는 성과가 매우 클 것으로 예상된다"고 말했다.

과기정통부는 2024년 한국형 달 탐사선 개발에 착수하기 위해 지난 3~4월 관련 기관에서 임무 아이디어를 모았다. 

또 지난 2월에는 항우연, 천문연 등 산학연 전문가로 구성된 기획 실무단을 만들고 달 착륙선 기획 연구에 착수했다.

기획 실무단은 임무 아이디어 조사 결과를 기반으로 달 착륙선에 대한 과학기술 임무를 정의하고 착륙선 초기 설계안을 만들 계획이다.

과기정통부는 이번 조사 결과를 바탕으로 오는 9월 예비타당성조사를 신청하고, 예산을 확보하면 2024년부터 본격적으로 달 탐사선 개발 사업에 착수한다. 

권현준 과기정통부 거대공공연구정책관은 "전 세계가 우주 영토 개척과 우주 자원에 대한 산업적 이용 가능성을 연구하기 위해 달 탐사를 포함한 우주 탐사를 활발히 추진 중"이라며 "한국도 독자적인 달 착륙선 개발로 자력 발사, 심우주 항행, 달 착륙과 탐사까지 할 수 있는 우주 탐사 역량을 확보해 우주 선진국으로 도약할 것"이라고 말했다.