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26일(현지시간) 일론 머스크가 주인인 우주기업 스페이스X의 신형 유인 우주선 ‘크루 드래건: 그레이스’가 국제우주정거장(ISS)에 도착했다. 전날 미국 플로리다 케네디우주센터 39A 발사장에서 팰컨9 로켓에 실려 발사된 그레이스는 우주 공간을 28시간 날아가 ISS에 도킹했다.
미국의 민간 우주기업 액시엄스페이스가 총괄하는 이번 프로젝트에는 인도, 헝가리, 폴란드 생애최초주택구입자금대출준비서류 출신 비행사 3명이 탔다. 이 세 나라 소속 비행사가 ISS에 간 것은 이번이 처음이다. ISS에서 연구하는 6개국 10여 명의 과학자가 이들을 반겼다. 이들은 앞으로 2주간 ISS에 머물며 60여 개 과학기술과 공학, 수학 연구를 하고 지구로 귀환할 예정이다.
한국은 첫 우주인을 배출한 2008년 4월 이후 ISS에 명함을 내밀지 못하 위례 호반 베르디움 고 있다. 각국이 우주 과학 연구에 사활을 거는 이유에 대해 김종암 서울대 항공우주신기술연구소 소장은 “우주는 국가 안보의 중심이자 기술과 경제 주권이 교차하는 전략의 최전선”이라고 답했다. 서울대 항공우주신기술연구소는 재사용 발사체와 우주 수송 시스템 등 미래 우주 인프라 개발을 국내에서 선도하는 곳이다. 김 소장은 “우주는 대한민국 경제의 새로운 무대이 ibk기업은행 인터넷뱅킹 자 기회의 공간”이라고 강조했다.
 재사용 우주선 개발 도전
연구소는 ‘크게, 멀리’ 그리고 ‘작게, 빨리, 많이’ 쏘아 올리는 두 전략을 축으로 기술을 개발하고 있다고 설명했다. 전자는 우주 수송 시스템을 의미한다. 재사용 로켓과 왕복 우주수송선 등의 기술을 포함한다. 발사 비용을 획기적으로 줄이고 달, 화성 등 심우주 대출사금융 접근성을 확보하기 위해서다. 연구소는 2022년 국방부와 방위사업청이 지원하는 ‘재사용 무인 우주비행체 고도화 기술(ReUSV)’ 특화연구센터를 운영 중이다.
재사용 발사체에서 초정밀 유도항법제어(GNC) 못지않게 중요한 기술로 지구로 재진입할 때 고열을 견디는 열공력 설계 기술이 거론된다. 열공력은 고속 비행체가 대기권을 통과할 때 받 정부취업지원 는 극한의 열과 공기저항 등을 말한다. 대기권에 재진입할 때 표면 온도가 섭씨 3000도 이상으로 올라가기 때문에 정밀 열차폐 설계가 필요하다.
연구소는 최근 우주항공청이 2026년 개발에 착수해 5년 내 개발 완료를 목표로 추진 중인 ‘궤도 내 임무 확장을 위한 우주수송선’도 연구하고 있다. 한화에어로스페이스, 쎄트렉아이가 참여한다. 우주수송선은 다양한 고도와 위치에 인력·화물을 정밀하게 투입할 수 있는 ‘우주 모빌리티’다. 우주정거장 건설과 위성 수송에서 필수 인프라로 꼽힌다. 연구소 관계자는 “현재 누리호만으로는 다수의 탑재체를 원하는 궤도로 정밀하게 수송하기 어렵다”며 “정밀 GNC 및 열공력 설계, 재점화 기술 등을 확보해 다량의 위성을 목표 궤도에 정확히 안착시키는 역량을 새로 확보해야 한다”고 말했다.
 위성 랑데부 도킹 연구 한창
‘작게, 빨리, 많이’의 연구 방향은 초소형 위성을 여러 대 쏘아 올려 군집을 이루게 하는 등 우주 자산을 기민하게 운용하는 데 초점을 둔다. 연구소는 1999년부터 자체 큐브위성 플랫폼을 개발했다. 최근에는 위성 자율비행 기술과 위성 간 도킹 기술로 연구 범위를 넓혔다. 큐브위성은 가로, 세로, 높이 10~30㎝ 안팎으로 개발 비용이 적고 다양한 궤도 임무를 수행할 수 있다.
기창돈 교수팀이 개발한 쌍둥이 큐브위성 ‘SNUGLITE-Ⅲ’ 2기는 지구 대기 관측용 큐브위성이다. 오는 11월 4차 발사가 예정된 누리호에 탑재된다. 기 교수팀은 이 쌍둥이 큐브위성으로 자율 랑데부 도킹에 도전한다. 랑데부 도킹은 우주 쓰레기 제거, 위성 정비 및 연료 보급선 개발 등 여러 곳에 활용된다.
기 교수팀은 추력기 없이 우주에 극소량으로 존재하는 산소 분자의 미세 공기저항을 이용해 위성의 자세와 속도를 자율적으로 조절하는 무추력 랑데부 도킹을 시도할 계획이다. 추력기 없이 랑데부에 성공하면 큐브위성급에서는 세계 최초다. 두 위성은 누리호에서 사출될 땐 붙어 있다가 이후 안정화 작업을 거쳐 지상국 명령을 받아 분리된다. 이후 편대비행을 하다가 랑데부 도킹을 시도하고, 도킹 성공 후엔 다시 분리해 편대비행 모드로 복귀하는 고난도 임무를 수행한다. 연구소는 이 기술이 거대 군집위성 자율 운용에도 활용될 것으로 기대하고 있다.
우주 공간을 고순도·고효율 실험장으로 활용하는 실증 연구도 다방면에서 추진 중이다. 우주는 고진공·무먼지·극저온이라는 지상에서 구현이 불가능한 세 가지 물리 조건을 동시에 갖춘 최적의 연구 환경이다. 예를 들면 미세 중력 환경에선 단백질이 정밀하게 결정화돼 신약을 개발할 때 유리하다.
연구소는 인공지능(AI)·빅데이터를 활용한 위성 운용 최적화, 우주 바이오·의학 연구, 우주 제조 등 다양한 융합 연구를 하고 있다. 극한 환경용 소재, 우주 방사선 내성 전자부품 개발 등도 병행하고 있다. 글로벌 컨설팅 기업 맥킨지에 따르면 세계 우주산업은 연평균 9% 성장해 2035년 1조8000억달러에 달할 전망이다.
최영총 기자 Youngchoi@hankyung.com