기획 특집 - 대한민국 우주시대 개발

인터뷰 – 이상률 한국항공우주연구원장>

‘누리호 2차 성공’ 독자적 기술력으로 세계 7대 우주강국 등극

척박한 기술환경 속 13년간의 끊임없는 연구진 노력이 주요

설계부터 조립까지 전 과정 자체 기술로 승부

위성 산업생태계 활성화 과제.. 장기적 프로젝트 있어야

대한민국이 세계 7대 우주강국으로 올라섰다. 최근 누리호 2차 발사 성공으로 위성 기술과 발사체 기술의 성과가 입증되면서 한국항공우주산업의 또 다른 지평이 열렸다는 평가다. 우주경제시대 개막이 있기까지 한국항공우주연구원의 역할이 컸다. 발사체의 연구개발부터 국가항공우주 정책수립지원까지 항공우주분야 발전에 매진해 온 한국항공우주연구원. 본지에서는 이상률 한국항공우주연구원장을 만나 한국항공우주산업의 현재와 과제에 대해 들어봤다. <편집자주>

이상률 원장

Q. 세계에서 7번째로 자체 개발 기술력으로 누리호 발사에 성공했습니다. 오랜 시간동안 수많은 과학자들의 노력의 결실이라 생각됩니다. 감회가 남다르실텐데, 발사 전과 성공 후 소감에 대해 말씀 부탁드립니다.

A. 지난 1차 발사에서 발생한 문제를 완벽하게 조치했다고 판단했기 때문에 2차 발사의 성공 가능성이 높다고 조심스럽게 예상했습니다. 그동안의 노력이 비로소 결실을 맺을 수 있을 것 같다는 생각을 내심 했습니다. 발사 성공 후 국민과 더불어 정말 기쁘고 자랑스러웠습니다. 우선 기술적 어려움을 극복하고 끝내 성공을 거둔 우리 연구진이 자랑스럽고, 이 시기에 기관의 대표로 있다는 것이 영광스럽습니다.

특히 국민 여러분께서 아낌없이 성원해주셔서 진심으로 감사드립니다. 누리호 발사 성공을 계기로 우주를 통해 우리가 더 도전적인, 큰 꿈을 함께 꿨으면 좋겠습니다. 앞으로도 많은 성원과 관심 부탁드립니다.

본지 이도수 발행인과 대담 나누고 있는 이상률 원장(좌)

Q. 순수한 우리 기술로 쏘아 올린 누리호입니다. 누리호가 어떤 구조로 되어 있는지, 현재 위성상태는 어떤지 말씀 부탁드립니다.

A. 누리호는 3단형 우주발사체로 1단에는 75톤급 액체엔진 4기, 2단에는 75톤급 액체엔진 1기, 3단에는 7톤급 액체엔진 1기로 구성되어 있습니다. 성능검증위성은 현재 정상적으로 작동하고 있습니다. 6월 21일 오후 4시에 발사된 누리호는 14분 35초 뒤 상단에 탑재되어 있던 성능검증위성을 성공적으로 분리·안착시켰습니다. 6월 29일부터 이틀 간격으로 성능검증위성 내에 실린 큐브위성 4기의 사출 임무도 완료한 상태입니다. 국내 대학이 개발한 큐브위성도 현재까지 4기 중 2기가 양방향 교신에 성공하는 성과를 거두었습니다. 성능검증위성은 앞으로 2년간 태양동기궤도를 하루에 약 14.6바퀴 돌며 국내 기술로 개발된 발열전지, 제어모멘트자이로, S-Band 안테나가 우주환경에서 설계된 성능을 잘 발휘하는지 확인하는 임무를 수행하게 됩니다.

Q. 이전 나로호 발사는 러시아의 기술력의 도움으로 발사가 된 것인데 반해, 이번 누리호 성공은 대한민국 자체 개발의 기술력으로 성공을 한 것으로 알고 있습니다. 그 과정이 쉽지 않았을 것 같은데, 기술력 발전을 위한 과학자분들의 노력이 상당했을 것이라 생각이 듭니다. 혹시 다른 나라, 예를 들어, 미국 등과의 교류 등을 통해 기술력을 발전시켰는지 아니면, 다른 방법으로 했는지 궁금합니다.

A. 잘 아시는 것처럼 발사체 기술은 군사 용도로도 활용될 수 있는 대표적인 이중용도 기술입니다. 때문에 다른 국가로부터 기술이전을 받거나 핵심 부품을 해외로부터 구매하는 것은 거의 불가능합니다. 나로호의 경우도 러시아와의 기술협력을 통해 개발된 것이지 기술이전을 받은 것이 아닙니다. 개발 과정에서 러시아 기술진의 노하우를 어깨너머로 습득할 수 있었고 이것이 누리호 개발의 기반이 된 것은 사실입니다. 하지만 누리호는 우리 스스로 설계, 제작, 조립까지 그 모든 과정을 해내야 했습니다. 전 세계에 공개된 모든 자료를 있는 대로 샅샅이 긁어모으고, 해외 발사체와 관련된 수백 건의 문헌을 뒤지고 시행착오를 거치면서 우리 기술로 체득해 만들어 낸 결과물이 누리호인 것입니다.

Q. 누리호가 우주에서 어떤 역할을 하는지 궁금합니다.

A. 누리호는 1.5톤급 위성을 지구 저궤도에 올려놓을 수 있는 우주발사체로, 지상에서 우주까지 인공위성을 운반하는 것이 임무입니다. 싣고 간 인공위성을 목표한 궤도에 투입시키고 나면 누리호의 임무는 종료됩니다.

Q. 누리호 2차 발사 성공의 의미와 목표는 무엇입니까?

A. 누리호는 지구 저궤도 700km에 1.5톤의 위성을 발사할 수 있는 우주발사체 개발과 관련된 추진기관 시험설비 및 발사관련 시설/장비 개발·구축이 목표였으며 설계부터 제작, 시험, 발사에 이르는 모든 과정을 국내 기술로 개발하였다는 것이 큰 성과라고 할 수 있습니다. 이제껏 해외 발사체를 빌려 우리 위성을 발사해 왔는데 앞으로 누리호 개발로 독자적인 우주 발사와 우주 운송이 가능하게 되었습니다. 또한 누리호 개발에는 국내 300여개 산업체가 함께 참여해 향후 차세대발사체 개발을 위한 산업적 기반도 조성되었다는 점에서 의미가 큽니다.

Q. 인공위성 발사과정을 보니까 초 단위까지 분석하는 치밀한 계산을 하던데 계획대로 잘 진행된 것인지요?

A. 발사 전 이송 및 기립, 발사 당일 연료 및 산화제 충전 등 정해진 발사 준비 과정대로 누리호 발사 준비를 마쳤으며, 준비했던 비행 시퀀스에 따라 정상적으로 비행을 완료했습니다. 이번 누리호 발사에서 최종 위성투입은 당초 계획보다는 빨리 진행되었는 데, 이는 성능검증위성을 원하는 고도에서 필요한 속도를 맞추어 투입하도록 설계하였기 때문에 정상적인 과정입니다.

Q. 누리호가 성공한 것은 연구원들의 어려운 여건 속에서도 우주강국 대한민국을 만들겠다는 남다른 각오가 있었지 않나 봅니다. 성공 요인은 어디에 있다고 보시는지요?

A. 먼저 끝끝내 도전을 멈추지 않고 누리호를 완성해 낸 우리 연구진의 노력이 성공 요인이었다고 생각합니다. 이 땅에 없는 기술을, 더욱이 누구도 알려 주지 않는 전략 기술을 독자적으로 확보해 대한민국의 실력을 온 세계에 과시한 성과를 냈기 때문입니다. 척박한 기술적 환경에서 13년이라는 긴 시간 동안 온갖 실패와 좌절 속에서도 결코 포기하지 않은 성과입니다.

다음으로 누리호 개발에 참여한 국내 300여 기업체와 참여 기술진들의 실력을 성공요인으로 꼽고 싶습니다. 극한의 환경을 견디며 비행하는 누리호는 그들이 산업 현장에서 쌓아 온 고도의 제작기술 및 손 기술이 없었다면 탄생하지 못했을 것입니다. 항우연 연구진과 함께 누리호 개발의 긴 여정을 함께한 산업체도 누리호 성공의 1등 공신입니다.

또한 여러 번의 연기와 실패에도 불구하고 연구진을 믿고 도전에 전념할 수 있는 환경을 조성한 정부의 일관된 정책과 지원이 우주발사체 기술 자립의 튼튼한 바탕이 되었다고 말씀드리고 싶습니다. 한국형발사체 개발사업은 나로호 1차 발사를 실패한 2010년 3월 시작됐습니다. 그러나 그 직후 2010년 6월 나로호 2차 발사까지 실패했습니다. 그럼에도 정부는 지원을 아끼지 않고 지속하였습니다. 만약 그때 우주발사체 기술자립을 향한 정부의 확고한 의지가 없었다면 아직 우리는 독자 우주발사체를 갖지 못했을지 모릅니다.

마지막으로 국민의 성원과 격려도 성공의 요인이 되었다고 생각합니다. 막대한 예산 투자에도 불구하고 실패의 위험이 큰 우주 도전은 국민의 지지 없이는 불가능한 일이기 때문입니다.

누리호 모형에서 설명하는 이상률 원장

Q. 2021년 10월 누리호 1차 발사 약 7개월 후, 성공적인 발사를 이루어냈습니다. 다음번 계획은 어떻게 되나요?

A. 한국형 발사체 고도화 사업이라는 형태로 2027년까지 누리호를 네 번 더 발사합니다. 고도화사업에서는 민간 산업체가 누리호 제작을 주도하게 됩니다. 이를 위해서 올해 하반기 내년 3차 발사를 위한 체계종합기업을 선정합니다. 체계종합기업으로 선정된 기업은 항우연이 보유한 기술을 이전받게 됩니다. 3차 발사 때부터 기업의 역할을 높여, 4차 발사 때는 제작부터 민간이 주도하고 항우연은 기술 지원 및 발사운용만을 맡게 될 것입니다.

또한 내년부터 오는 2031년까지 총 1조9330억원이 투자되는 차세대 발사체 개발 사업에 대한 예비타당성 조사가 진행 중입니다. 차세대 발사체는 100t급 엔진 5기와 10t 엔진 2기를 탑재한 2단 발사체를 만드는 것이 목표로 대략 누리호와 비교하여 약 3배 정도 향상된 성능을 가지게 됩니다. 차세대 발사체는 1.8t 무게의 달 탐사선을 발사할 수 있습니다.

Q. 우리나라의 위성개발 수준은 어느 정도로 평가하고 있는지요. 위성 강국으로 발돋움하기 위해서는 아직 풀어야 할 과제들이 많을텐데요. 현재 안고 있는 당면과제와 해결방안은 무엇입니까?

A. 현재 우리나라 위성개발 수준은 국내에서 실용급 위성 설계, 제작, 조립/시험을 순수 독자적으로 수행할 수 있는 기술을 확보하고 있으며, 세계 7위권의 위성개발 강국으로 도약했습니다. 다만 아직 국내 위성산업체의 역량이 성숙되지 않았습니다. 항우연의 위성개발 기술을 산업체로 계속 이전해 위성 산업체 역량을 강화하고 위성 산업 생태계를 활성화하도록 지원하겠습니다. 항우연은 위성의 핵심선도기술을 지속적으로 확보하고 산업체가 확보하기 어려운 신기술을 확보토록 노력하겠습니다.

Q. 우주 선진국에 비해 예산이 턱없이 부족하다고 합니다. 우주 선진국과 비교해서 우리나라 우주 관련 예산은 어느 정도인가요? 우주강국으로의 도약을 위해서는 예산 확보가 시급한 과제인데 어떤 계획을 가지고 있는지요?

A. 항우연 예산을 우주 선진국 연구기관 예산과 비교하면 2020년 기준으로 미국 NASA의 3%, 유럽 ESA의 10%, 독일 DLR의 43%, 프랑스 CNES의 39%, 일본 JAXA의 27% 수준에 불과합니다. 지금까지는 한정된 예산을 위성과 발사체 분야에 집중적으로 투자하여 단기간에 훌륭한 성과를 내고 있지만, 선진국들이 주로 투자하고 있는 유인우주비행, 우주탐사 및 우주과학 등과 같은 분야에 대한 장기적인 투자는 아직 제대로 이루어지지 못하고 있습니다. 예산을 확보하기 위한 가장 좋은 방법은 장기적으로 지속 가능한 국가우주 프로젝트를 추진하는 것입니다. 우주개발은 안보, 경제, 산업 등 다양한 전략적 관점에서 접근할 필요성이 있습니다. 따라서 인공위성이나 우주발사체 개발에 국한하지 않고 우주 선진국들이 예산의 상당 부분을 투자하는 달, 화성 등과 같은 우주탐사를 비롯하여 우주자원 채굴, 우주쓰레기 제거, 인공위성 수명 연장, 우주태양광 등과 같이 장기적인 목표를 가진 선도 기술 프로젝트를 추진하여야 합니다. 물론 우주 핵심기술의 국산화도 예외는 아닙니다.

누리호 발사 장면

Q. 누리호에 들어가는 부품이 상당히 많습니다. 이들 부품은 중소기업들이 만든 제품들입니다. 대기업과 중소기업간의 상생협력이 성공의 요인으로 크게 작용하지 않나 봅니다. 항우연에서는 중소기업의 육성지원을 어떻게 하고 있는지요.

A. 발사체 분야의 경우 누리호는 개발 초기부터 산업체와 함께 공동설계를 시작하는 등 산업체가 함께 참여해 지속적으로 개발을 해왔으며, 앞으로 후속 누리호 반복 발사도 민간과 공동으로 발사할 계획입니다. 위성 분야의 경우 개발 초기부터 국내 산업체의 위성개발 참여를 유도하고, 산업체 협동 체제로 개발을 추진해왔습니다. 항우연은 위성 체계 개발을 중점적으로 담당하고 산업체는 구성품 국산화 개발에 참여하여 국내 우주 산업체를 육성하는 우주산업 기반을 마련하여 왔습니다.

이후 점진적으로 위성개발 기술을 산업체로 이전해 왔으며 산업체가 독자적으로 위성 체계를 개발할 수 있도록 지원하고 있습니다. 다목적실용위성 3A, 7호 위성본체를 산업체 주관으로 설계·제작토록 했고, 21년에 발사 성공한 차세대중형위성 개발사업의 경우 항우연이 1호를 개발하면서 확보한 위성시스템 및 본체 기술을 국내 산업체로 적극 이전하였습니다. 2호기부터는 국내 산업체가 개발을 주관토록 하는 등 위성체 개발 전반을 산업체가 독자적으로 개발하도록 지원하고 있습니다.

누리호 2차 발사에 탑재된 성능검증위성은 국내 중소기업이 주도적으로 개발을 수행하도록 지원하였으며, 올해부터는 과기부 지원을 받아 국내 중소기업이 큐브샛과 같은 소규모 위성의 체계를 개발할 수 있도록 하는 스페이스이노베이션 사업을 착수하여 국내 중소기업의 위성기술 진입장벽을 낮추도록 지원하고 있습니다.

Q. 향후 위성발사 계획을 말씀해 주시지요.

A. 8월 초 국내 최초 달탐사선인 다누리호가 발사될 예정으로 7월 초에 발사장으로 이송을 완료했습니다. 향후 ′30~31년에 한국형발사체 또는 차세대발사체를 사용하여 달착륙선을 발사할 계획입니다. 저궤도위성으로는 고해상도 지구관측을 위한 다목적실용위성 6호와 7호가 내년 발사를 목표로 개발을 진행하고 있으며, ‘24년 말에 7A호가 발사될 예정에 있습니다. 또한 항우연이 기술 이전 후 현재 산업체가 주도적으로 개발하고 있는 차세대중형위성 2호, 3호, 4호, 5호가 개발 진행 중에 있습니다. 천리안위성 3호 즉 정지궤도 공공복합통신위성은‘27년 발사를 목표로 설계를 진행하고 있으며, 보다 정확한 위치, 항법, 시간 정보(PNT)를 제공할 수 있는 독자적 위성항법시스템을 위한 KPS위성개발도 착수했습니다.

Q. 우리나라가 위대한 우주를 정복하고 우주 강국으로 나가기 위해 이제는 항우연의 위상이 달라져야 한다고 봅니다. 항우연의 업무를 간단히 소개해주시고 변화와 혁신을 어떻게 하고 있는지요.

A. 한국항공우주연구원은 과학기술분야 정부출연연구원입니다. 항공기, 인공위성, 발사체의 연구개발 및 국가 항공우주 정책 수립 지원, 시험평가 시설 활용 등과 같이 항공우주 분야의 연구개발에 주력하고 있습니다. 뉴스페이스의 시대 도래와, 우주기술의 국가 전략적 중요성 증대로 우주개발 환경이 급격히 변화하고 있습니다. 이러한 변화에 대응하고 단순한 추격을 넘어 우주강국으로 발돋움하기 위해서는 기술 습득이 이루어진 분야는 과감하게 산업체로 기술이전을 하여 산업 기반을 강화하고, 항우연은 미래를 대비하는 핵심기술 개발을 강화하는 방향으로 나아가야 합니다. 예를 들면 차세대중형위성의 경우 항우연이 1호를 개발해 2021년 성공적으로 발사한 뒤 기술이전을 통해 산업체에서 2호기를 개발하고 있으며, 누리호의 경우 “한국형발사체 고도화 사업”을 통해 반복 발사하면서 기업으로 기술을 이전할 계획입니다. 이와 더불어 항우연은 미래 혁신연구 발굴을 위해 예산, 인력, 인프라를 포괄하는 연구개발 역량 강화 체계를 구축하기 위해 노력하고 있습니다. 이를 위해 해당 분야의 조직 강화와 더불어 기술개발 전략 수립을 위한 다양한 TF 활동을 수행하고 있습니다. 또한“Beyond 2050”이라는 개념 아래 선진국에서도 하고 있지 않거나 아주 초기 단계에 있는 혁신적인 연구를 발굴하여 투자하고자 합니다. 이는 급변하는 항공우주 연구환경 변화 가운데 국가 차원에서 항우연에 요구하는 역할에 능동적으로 대응할 수 있는 기반이 될 것입니다.

누리호 발사장면

Q. 항우연이 미국의 NASA와 비슷한 역할을 하는 정부기관인가요?

A. 항우연은 국내법상 정부기관이 아닌 정부출연연구기관이며, 우주개발진흥법상 우주개발전문기관으로 지정되어 있습니다. 미국의 NASA는 정부부처로, NASA 정규직원 1만 6천여 명은 미국 시민권을 가진 공무원입니다. 하지만 항공우주 연구개발 측면에 있어서 항우연은 NASA와 동일한 기능을 하고 있습니다. 그리고 항우연이 정부 재원으로 국가연구개발사업을 수행하기 때문에 해외에서는 항우연을 우리나라의 우주개발 전담기관으로 이해하고 있습니다.

Q. 항공 우주 기술은 인공지능, 로봇, 미래교통수단 등의 4차 산업 시대에 국가 경쟁력과 새로운 성장 동력으로 국민 안전과 국민 생활에 직결되는 매우 중요한 기술이라고 하셨는데요, 여러 분야가 있겠지만 누리호 발사 이외의 중요하게 투자와 집중을 하시는 다른 분야도 있는지 궁금합니다.

A. 최근 사업에 착수한 한국형위성항법시스템(KPS)이 있습니다. 위성항법시스템을 흔히들 GPS라고 하는데, 사실 GPS는 미국이 운용하는 전지구 서비스를 위한 위성항법시스템입니다. 미국의 GPS 외에도 러시아·유럽·중국·인도·일본 등 우주 선진국들이 독자적인 위성항법체계를 구축해 운영 중입니다. 독자적인 위성항법시스템이 없는 우리나라는 통신·금융·전력·교통 등 국가 핵심 인프라에 적용되는 위치·시각 정보를 해외 위성항법시스템에 의존해 왔습니다. 지금까지 해외 위성항법시스템이 제공하는 위성항법 정보는 민간의 자율적인 사용을 권장해 왔습니다. 이로 인해 위성항법을 활용한 산업 규모가 엄청나게 커졌고, 여러 영역에서 위성항법에 대한 의존도도 커졌습니다. 특히 4차 산업혁명 시대의 자율주행, 드론 및 AI 기반의 무인시스템의 운영을 위해서는 위성항법을 기반으로 한 위치, 항법, 시각 정보가 더욱 중요해지고 있는데 독자적인 위성항법체계 없이는 이 중요 정보의 해외 의존도가 더욱 심화될 수밖에 없습니다. KPS 사업은 이런 상황에 대비해 국가 필수 인프라에 해당하는 위성항법정보의 완전성을 보장하고, 4차 산업혁명에 필수적인 초정밀 위치·항법·시각 정보를 안정적으로 지속 제공하기 위한 우리나라 주변을 포함한 지역 위성항법시스템 사업입니다.

Q. 누리호 발사 성공했지만 연구자들은 미흡한 보상에 불만이라는 기사가 나오기도 했습니다. 누리호 영웅들의 사기진작과 우수한 인력 확보를 위해서라도 연구원 대우를 개선해야 하지 않나 봅니다. 어떤 계획을 가지고 계신지요.

A. 연구원 처우개선은 해결해야 하는 과제입니다. 향후 우수한 연구인력 확보와도 직결되는 문제이기 때문에 기관 차원에서도 해결을 위한 다양한 방법을 모색하며 정부와 협의하고 있습니다. 연구원들에게 실질적인 개선이 되기를 간절히 바랍니다.

Q. 향후 우주과학자가 되고 싶은 고등학생들에게 어떻게 하면 제 4의, 제 5의 누리호 발사 과정에 참여할 수 있는지 조언 부탁드립니다.

A. 누리호 개발에 참여한 한 젊은 연구원은 2009년 나로호 발사 당시 직접 현장에서 발사를 지켜보며 우주과학자의 꿈을 키운 고등학생이었습니다. 2013년 나로호 3차 발사 때는 군대에 있었는데도 시간을 내 생중계를 보며 환호했다고 합니다. 뜻이 있는 곳에 길이 있다는 말이 있듯이, 우주과학자가 되겠다는 의지만 있다면 어떻게든 그 꿈을 이룰 수 있는 방법을 찾아낼 수 있을 것이라 생각합니다. 무엇보다도 우주에 대한 관심을 게을리하지 않고 꾸준히 꿈을 키워나가는 것이 가장 중요하다고 봅니다.

Q. 항우연의 비전을 말씀해 주시지요.

A.“하늘과 우주를 향한 대한민국의 꿈을 실현하는 최고의 연구기관”이 되는 것이 한국항공우주연구원의 비전입니다. 이와 더불어 우주개발전문기관으로서의 역할을 수행하는 것이 주된 목표입니다. 이를 위하여 국가적으로 요구되는 우주개발 임무 수행과 핵심기술 개발을 충실히 수행할 것입니다. 또한 산업계와 학계의 연구 역량을 결집하여 국가우주개발사업 추진을 위한 역할도 수행해나갈 것입니다. 정부와 함께 민간 기업의 참여를 확대하여 우주산업 생태계를 조성하고, 위성과 발사체 분야 등 항우연에서 주관하여 확보한 체계 기술은 기업에 이전하여 산업체가 향후 체계개발 사업을 주관하는 형태로 전환하고 있습니다. 기존 추격형 연구개발에서 점차 탈피하여 선도형, 창조형 연구개발로 중심축을 옮겨 미래를 위한 핵심적이고 도전적인 연구에 매진하고자 합니다.

사진 / 김상진 부장