“달에서 화성까지”···韓, 중장기 우주탐사전략 공식화

달 궤도선과 착륙선 상상도. [사진=한국항공우주연구원]

[이뉴스투데이 김재한 항공·방산 전문기자] 달 착륙에서 화성 탐사로 이어지는 한국의 중장기 우주탐사 전략이 공식화됐다. 우주항공청은 16일 기자들에게 ‘우주과학탐사 로드맵’과 ‘대한민국 화성탐사 전략 2025-2045’를 공개하고, 2050년 전후 유인 우주탐사를 목표로 달과 화성을 단계적으로 탐사하는 장기 계획을 확정해 본격적인 준비에 착수한다고 밝혔다.

이번 로드맵은 과학연구와 발사체와 인공위성 중심의 우주경제에 그치지 않고 신산업을 통한 우주경제를 확장하는 데 초점을 맞췄다는 점에서 이전 계획과 결이 다르다. 강경인 우주항공청 우주과학탐사부문장은 “지금까지 우주과학탐사가 과학의 영역이었다면, 앞으로는 신산업의 영역으로 이어질 것”이라면서 “발사체와 인공위성 중심의 우주경제도 신산업을 통해 확장될 것”이라고 내다봤다. 이를 위해 우주청은 ‘우주항공 5대 강국 도약’과 ‘우주경제 확장’을 두 축으로 삼아, 인류 지식 확장과 경제적 파급 효과를 동시에 달성하겠다는 구상이다.

◇ 우주공장·우주의학…탐사를 산업으로

우주청이 주요 로드맵 중 하나로 먼저 제시한 것은 ‘저궤도 우주공장’ 구축이다. 저궤도에서 미세중력 환경을 활용해 지상에서는 만들기 어려운 소재와 바이오 제품 등을 우주에서 생산하는 실증에 나선다. 이를 위해 내년부터 오는 2030년까지 475억원을 들여 ‘우주소형무인제조플랫폼’으로 제조공정을 시험하고, 이후 재진입·회수까지 포함한 전 과정을 검증한다.

특히 이 분야는 우주의학과 우주 바이오가 중요한 축이다. 미세중력 환경에서의 생체 변화 연구와 신약 개발, 난치병 연구 등은 이미 글로벌 기업들이 주목하는 분야이기 때문이다. 우주청은 이러한 분야에서 민간과 학계의 참여를 확대해 우주탐사가 새로운 산업으로 이어지도록 한다는 방침이다.

◇ 달 착륙 넘어 ‘달 경제’로…2032년 연착륙 목표

달 탐사도 주요 로드맵 중 하나다. 우리나라는 지난 2021년 달 궤도선 다누리 발사로 달 탐사의 문을 열었지만, 다음 과제는 달 표면에 안전하게 내려 실제 임무를 수행하는 것이다. 우주청은 달 착륙선을 1차와 2차로 나눠 개발한다. 1차는 착륙 기술을 검증하는 실증 단계, 2차는 로버와 과학 탑재체를 실어 2032년 달 표면에 연착륙하는 것이 목표다. 강 부문장은 “우리나라는 아직 달이나 행성에 착륙한 경험이 없어 첫 번째는 착륙 실증이 중요하다”며 “두 번째 단계에서 본격적인 탐사와 이동 임무를 수행하게 될 것”이라고 말했다.

달 탐사는 여기서 끝나지 않는다. 우주청은 달 표면에서 통신과 전력, 이동 인프라를 확보해 ‘달 경제’로 이어지는 기반을 만들겠다는 구상이다. 이를 위해 달 통신 중계 궤도선을 조기에 발사하고, 달 자원 탐사와 활용 기술을 단계적으로 실증할 계획이다.

특히 우주청은 미국의 아르테미스 프로그램과 연계한 국제협력도 병행한다. 민간 상용 달 착륙선을 활용해 한국의 과학 탑재체를 먼저 보내 성능을 검증하고, 이후 독자적인 달 도달·이동 기술과 로보틱스 산업화로 연결한다는 전략이다. 강 부문장은 “달 탐사가 연구개발로 끝나는 것이 아니라, 국내 산업체의 기술이 국제 달 경제 흐름 속에서 활용될 수 있도록 정책적으로 뒷받침하겠다”고 밝혔다.

◇ 2045년 화성 착륙 도전…‘우리 기술’로 간다

화성은 장기 목표다. 우주청은 2045년까지 화성의 한 지점에 탐사선을 착륙시키는 것을 공식 목표로 제시했다. 화성 탐사는 태양계의 형성과 진화, 생명체 존재 가능성 연구뿐 아니라, 극한 환경에서의 기술 실증이라는 의미를 함께 갖는다. 우주청은 화성 탐사를 통해 통신, 전력, 자원 활용, 로봇 기술 등 다양한 첨단기술을 한꺼번에 끌어올릴 수 있다고 보고 있다.

강 부문장은 국제협력으로 화성에 가는 길은 열려 있지만, 2045년 목표에는 ‘우리 기술로’라는 전제가 붙어 있다고 강조했다. 그는 “독자 기술로 화성 착륙 역량을 확보해야 국내 산업체가 국제 우주 시장에서 경쟁력을 가질 수 있다”며 국제협력과 독자 기술개발을 병행하는 ‘투트랙 전략’을 설명했다.

특히 화성 탐사는 달보다 훨씬 높은 기술적 장벽이다. 우선 거리 문제다. 지구와 화성은 위치에 따라 수천만 km에서 수억 km까지 떨어지며, 발사 기회도 약 2년 주기로 제한된다. 아울러 현재 우리나라의 발사체 역량도 저궤도 중심이어서 화성 전이를 위해서는 궤도수송선(킥 스테이지) 개발과 차세대 발사체 고도화가 필수적이다.

착륙 자체도 어렵다. 화성은 대기가 매우 희박해 낙하산만으로는 충분한 감속이 어렵고, 대기 진입 시에는 고열을 견딜 열 차폐 기술이 필요하다. 여기에 연착륙 엔진과 착륙 제어 기술까지 동시에 요구된다. 강 부문장은 “화성 착륙은 열·감속·추진을 복합적으로 해결해야 하는 고난도 기술”이라고 설명했다.

우주청은 이 같은 화성 탐사를 단발성 이벤트가 아닌 장기 프로그램으로 보고 있다. 첫 단계는 무인 탐사 모듈을 화성 표면에 내려 전력 생산과 통신, 기초 인프라를 구축하는 것이다. 이후에는 현지 토양을 활용한 기지 건설, 자원 활용 기술로 확장한다는 구상이다. 강 부문장은 “한국은 유인 탐사선을 직접 보내지 않더라도, 무인 기술을 통해 화성 기지 구축과 운영에 충분히 기여할 수 있다”고 말했다. 화성 탐사는 국내 산업체에 새로운 기회를 제공한다. 전력·통신 장비, 로봇과 모빌리티, 우주 바이오와 우주의학 기술까지 화성이라는 극한 환경에서 실증할 수 있기 때문이다.

◇ 예산·인력 한계 속 ‘민간 참여’ 확대

관건은 이러한 로드맵을 추진하기 위한 예산과 인력이다. 주요 우주 강국의 예산을 보더라도 턱없이 부족한 실정이다. 우주청에 따르면 실제로 2023년 기준 미 항공우주국(NASA)의 예산은 약 34조6000억원, 유럽우주국(ESA)은 약 8조5000억원, 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 약 4조7000억원인 반면, 우주청의 올해 예산은 약 9600억원 수준이다.

대신 이를 보완할 수 있는 것이 산업체의 참여다. 강 부문장은 “현재 우주과학탐사 분야는 연구소 인력만으로 감당하기에는 한계가 있는 구조”라며 “국가 주도의 대형 프로그램은 실패를 전제로 설계하기가 어렵기 때문에, 산업체가 참여해 반복적으로 실증할 수 있는 기회를 만드는 것이 필요하다”고 밝혔다. 아울러 “우주과학탐사 분야에서는 신뢰성 중심의 개발뿐 아니라, 산업체가 경제성을 고려해 실험하고 검증할 수 있는 구조를 함께 만들어야 한다”고 설명했다. 특히 강 부문장은 “우주과학탐사가 연구개발에 머무르지 않고 산업으로 이어지기 위해서는 민간 참여가 필수적”이라며 “이번 로드맵은 그런 구조를 만들기 위한 출발점”이라고 말했다.