한국의 첫 달탐사에 전 세계가 주목하는 이유

달에 가서 다 누릴 ‘다누리’

인류가 달에 처음 발을 내디딘 지 53년이 지난 가운데, 올해 8월에 우리나라가 첫 번째 달 탐사선을 보낸다. 달 탐사선의 이름은 달에 가서 다 누리고 오라는 뜻으로, ‘다누리’로 정해졌다.

올해 안에 달 탐사선을 보내는 국가가 한국 말고도 6개 나라가 더 있는 가운데, 우리나라의 달 탐사가 가지는 의미와 우주기술 경쟁의 국제적 위치를 짚어본다.

다누리는 1년 동안 달 100Km 위를 돌면서 표면과 자원을 관측할 예정이다.(항우연)

한국의 달 탐사 ‘다누리’

국제학술지 네이처가 뽑은 ‘2022년 주목해야 할 과학 이슈’에 한국형 달궤도선(KPLO)이 이름을 올리면서 세계적인 주목을 받고 있다. KPLO는 달탐사 섹션에 미국 항공우주국(NASA)의 아르테미스 미션, 중국의 톈궁 우주정거장과 함께 언급되면서 눈길을 끌었다. 네이처는 “KPLO를 시작으로 한국 고유의 달 탐사가 시작된다”고 평가했다.

과학기술정보통신부는 대국민 명칭공모전을 거쳐 한국의 달탐사선의 새로운 이름으로 ‘다누리’를 선정했다. 다누리는 순우리말인 ‘달’과 누리다의 ‘누리’가 더해진 이름으로, 달을 남김없이 모두 누리고 오길 바라는 마음과 최초의 달탐사가 성공적이길 기원하는 의미를 담았다.

다누리는 마지막 우주환경 실험을 마치고, 오는 7월 초에 화물기에 실려 미국으로 떠난다. 발사장은 미국 플로리다에 있는 케이프커내버럴 우주군 기지로, 일론 머스크가 만든 우주 기업 스페이스X의 팰컨9 로켓에 실려, 오는 8월 3일 우주로 발사될 예정이다.

총중량 678㎏에 달하는 달궤도성에는 고해상도카메라, 광시야편광카메라, 자기장측정기, 감마선분광기, 우주인터넷기술검증탑재체, NASA 과학탑재체(쉐도우캠)을 탑재한다. 약 1년간 달 주위를 돌며 지형관측과 착륙선 착륙지점 정보 수집, 우주인터넷 기술 검증 실험 등을 수행할 예정이다.

다누리의 감마선분광기는 달 표면을 구성하는 주요원소 및 미량원소 지도 작성이 가능하다.(항우연)

고해상도카메라는 달 표면의 착륙후보지 광학 촬영, 광시야편광카메라는 달 표면의 편광 영상 획득을 통한 달 표면 편광지도 제작, 자기장측정기는 달 기원 규명을 위한 자기장 세기 분포 측정한다. 감마선분광기는 달 표면을 구성하는 주요원소 및 미량원소 지도 작성하며, 우주인터넷 검증탑재체는 심우주 탐사 시 지구와 탐사선 간 안정적 통신 확인을 담당할 전망이다.

우리나라의 달 탐사 도전은 아시아권 경쟁국들과 비교하면 늦은 편에 속한다. 일본은 일찌감치 지난 2007년 달 탐사위성 ‘셀레네’를 발사했고, 이듬해에는 인도가 달 궤도선 ‘찬드라얀 1호’의 발사에 성공했다. 중국 역시 2007년과 2010년 두 차례의 달 궤도선 발사에 이어 2013년 12월 ‘창어3호’를 통해 착륙선 ‘위투(玉兎)’를 월면 위에 올려놓으며 달 착륙에 성공한 3번째 국가가 됐다.

국내 우주전문가들은 한국형 달탐사 사업을 차질 없이 진행해 이들 3개국과의 기술격차를 최소화해야 한다고 입을 모은다. 격차가 더 심화되면 자칫 미국, 유럽, 러시아 등 우주강국과의 국제협력 기회마저 잃어버려 우주탐사 무대에서 완전히 도태될 수 있기 때문이다.

우리나라의 달 궤도선 발사 성공과 함께 2030년 달에 착륙선을 보내는 것이 한국형 달 탐사 사업의 최종 목표다.(항우연)

지구에서 달까지 거리는 38만Km로, 곧장 가면 사흘만에 도착하지만, 연료를 아끼기 위해 새로운 항법을 쓰는 다누리는 넉달반이 걸릴 것으로 관측된다. 다누리는 달이 아닌 태양을 향해 쏘게 된다. 지구와 태양의 중력이 같아지는 150만Km 거리에 도달하면, 그 때부터 천천히 달의 중력장에 붙잡혀 달로 이동할 전망이다. 이는 연료를 거의 안 쓸 수도 있는 새로운 기술로 평가받고 있다.

다누리는 오는 12월 16일 달의 남극 상공에 도착하게 된다. 착륙은 하지 않지만, 1년 동안 달 100Km 위를 돌면서 표면과 자원을 관측할 것으로 보인다. 현재 달에는 헬륨-3, 우라늄, 희토류 같은 다양한 희귀 자원이 매장된 것으로 추정되고 있으며, 이런 자원을 활용할 경우 달을 더 먼 우주로 진출하는 전초 기지로 만들 수 있을 것으로 기대를 모은다.

전문가들은 달의 자원을 지구에 가져오는 것도 중요하지만 현지에서 사용하는 것이 더 중요하다고 관측한다. 달에 인류가 거주할 수 있는 기지 건설이 궁극적인 목표이기 때문이다. 올해에는 우리나라뿐만 아니라, 미국, 중국, 러시아, 일본, 아랍에미리트, 인도가 줄줄이 달에 탐사선을 보낼 예정이다.

한국과 미국은 오는 7월 발사 예정인 한국형 달 궤도선에 유인 달탐사 착륙지를 탐색하는 장비인 NASA의 섀도캠을 싣는 등 우주 분야 협력을 이어가고 있는 중이다. (항우연)

한미 협력과 우주개발의 국제적 위치

사실 우리나라의 달 탐사 도전은 아시아권 경쟁국들과 비교하면 늦은 편이다. 일본은 일찌감치 지난 2007년 달 탐사위성 ‘셀레네’를 발사했고, 이후 인도가 달 궤도선 ‘찬드라얀 1호’의 발사에 성공했다. 중국 역시 2007년과 2010년 두 차례의 달 궤도선 발사에 이어 2013년 12월 ‘창어3호’를 통해 착륙선 ‘위투’를 월면 위에 올려놓으며 달 착륙에 성공한 3번째 국가가 되면서 주목받았다.

전문가들은 한국형 달탐사 사업을 차질 없이 진행하면서 이들 3개국과의 기술격차를 최소화하는 것이 필요할 것으로 관측한다. 격차가 더 심화되면 자칫 미국, 유럽, 러시아 등 우주강국과의 국제협력 기회마저 잃어버려 우주탐사 무대에서 완전히 도태될 수 있다는 우려다.

이러한 가운데, 한미 양국 정상이 지난달 정상회담에서 우주협력의 전 분야에 걸쳐 한미동맹을 강화를 약속했다. 특히 미국의 유인 달탐사 프로그램 ‘아르테미스’ 등 우주탐사 공동연구와 한국형 위성항법시스템(KPS) 개발 지원 의지도 재확인했다.

우선 달탐사 프로젝트 아르테미스 프로그램에서 우주 탐사 협력을 확대가 주목받았다. 아르테미스 프로그램은 달에 다시 우주인을 보내는 유인 달탐사 계획으로 한국을 포함해 19개국이 참여하고 있다. 한국은 지난해 문재인 전 대통령과 바이든 대통령의 정상회담에서 아르테미스 참여를 공식화한 후 10번째 참여국으로 서명한바 있다.

한미정상회담을 통해 미국의 유인 달탐사 프로그램 ‘아르테미스’ 등 우주탐사 공동연구와 한국형 위성항법시스템 개발 협력을 재확인 했다.(항우연)

한국과 미국은 오는 7월 발사 예정인 한국형 달 궤도선에 유인 달탐사 착륙지를 탐색하는 장비인 미국항공우주국(NASA)의 ‘섀도캠’을 싣는 등 우주 분야 협력을 이어가고 있는 중이다. 양국 정상은 2031년 목표로 기획중인 한국 달착륙선 사업에서도 양국의 지속적 협력에 입을 모았다.

우리나라의 KPS 개발에 대한 미국의 지원 의사도 재확인했다. KPS는 2035년까지 8기의 위성을 띄워 한반도에 초정밀 위치정보를 제공하는 사업으로 기대를 모으고 있다. 양국은 지난해 정상회담 합의에 따른 후속 조치로 개발 지원과 KPS와 미국의 위성위치확인시스템(GPS) 상호운용성을 강화하기로 합의하기도 했다.

또한, 한국과 미국은 ‘제3차 한미 민간우주대화’를 올해 말 개최하고 양국 우주산업에 관한 협력을 강화할 전망이다. 한미 민간우주대화는 2014년 한미 과학기술 공동위원회 고위급회담의 후속 조치로 그해 7월 미국 워싱턴에서 1차 대화가 열린바 있다. 이후 2016년 4월 서울에서 개최된 2차 대화가 열렸으며, 당시 '한미우주협력회의'로 불렸던 민간우주대화에서는 우주 탐사와 기상관측 등 다양한 우주개발 분야에서 양국 기관들의 협력 사항이 논의되며 주목받았다.

국제학술지 네이처가 뽑은 ‘2022년 주목해야 할 과학 이슈’에 한국형 달궤도선(KPLO)이 이름을 올리면서 주목받고 있다.(과학기술정보통신부)

최종목표는 달착륙선이다

우리나라의 달 궤도선 발사 성공과 함께 2030년 달에 착륙선을 보내는 것이 한국형 달 탐사 사업의 최종 목표다.

달 탐사 착륙선은 달 표면에 직접 착륙해 탐사활동을 위한 달에서의 착륙기술을 확보가 관건이다. 또 달착륙선은 누리호 발사체를 사용해야하기 때문에 무게는 550㎏ 이하로 하는 게 중요하다.

특히 달 표면은 14일간은 태양이 비추는 낮이지만, 15.5일은 밤 시간이므로 1년간의 임무수명을 유지하기 위해서는 고성능 배터리 등의 전력확보도 필요할 전망이다. 달착륙선 주변을 탐사하는 소형급 무인탐사로봇을 추가하려면 이에 대한 추가 기술개발도 중요하다.

또한, 달에서 다시 이륙하는 기술과 달 주변을 돌고 있는 귀환선과의 도킹기술 외에도 지구대기권을 뚫고 재진입하는 기술이 요구되기 때문에 달 궤도선과 달착륙선에 적용됐던 기술과는 전혀 다른 차원의 기술개발이 필요할 전망이다.

만약, 착륙선이 달 표면 안착에 성공하면 지질과 열유량 조사, 지진계를 이용한 내부구조 분석 등의 임무를 진행하게 된다. 이렇게 2단계까지 성공했을 경우 착륙선 또는 탐사로버가 채집한 달의 암석이나 토양 샘플을 지구로 가져와 직접 연구·분석하는 것이 달 탐사의 궁극적 지향점이다.

현재 한국항공우주연구원은 달착륙선을 오는 2030년 발사를 목표로 초기설계 준비에 나선 상태다.