지난 3월 30일 민간 우주 개발 기업인 스페이스X(SpaceX)가 자사의 재사용 로켓인 팔콘9(Falcon 9) 1단 부스터를 실제로 재발사하는 데 성공했다. 재사용 로켓을 재발사했다는 게 의미하는 게 뭘까. 돈이다. 그윈 숏웰(Gwynne Shotwell) 스페이스X 대표는 발사에 들어간 비용이 기존보다 절반 이하라고 밝혔다. 그녀는 지난 4월 5일 미국 콜로라도에서 열린 우주 심포지움(Space Symposium) 기간 중 강연에서 팔콘9로 실현 가능한 로켓 발사 기술을 언급하며 이 같이 말했다.
이번 재사용 로켓의 임무는 SES-10라고 명명한 인공위성을 쏘아 올리기 위한 것. 숏웰은 미션 발사에 들어간 비용을 언급하며 기존처럼 새로운 로켓을 건조하고 발사하는 것보다 대략 절반 이하라고 밝혔다. 물론 구체적인 수치나 금액은 밝히지 않았지만 이 로켓은 지난해 4월 발사 이후 1단 부스터를 재착륙시켜 정밀 조사를 벌인 바 있다. 이런 조사 비용까지 빼도 반값 이하라는 건 앞으로 민간 로켓 개발이나 발사에 큰 의미가 있다고 할 수 있다.
◇ 기존 로켓 기술 상식 깬 일대 사건=이번 SES-10 임무에 사용한 1단 부스터는 해당 무인 선박에 착륙했다. 7만m 고도까지 상승했다가 자동 모드에 이끌려 해수면 20m 사방 표적을 향해 돌아온 것이다. 앞서 밝혔듯 이 1단 부스터는 지난 2016년 4월 8일 첫 발사 이후 거의 1년 만에 재발사된 것이다. 하지만 스페이스X 설립자이자 CEO인 엘론 머스크는 한 발 더 나가 앞으로 이런 재사용 로켓의 재배치 시간을 최종적으론 24시간으로 줄이는 걸 목표로 한다고 밝히기도 했다. 재사용 로켓이 짧은 시간에 다시 발사를 할 수 있다는 건 상당한 의미가 있다. 비행기가 지상에 착륙했다가 날아가는 것처럼 짧은 시간 안에 재발사를 하는 건 기존 로켓 기술의 상식, 틀을 깨는 일대 사건이 될 수 있다.
이 같은 사건은 단순히 우주인을 희망하는 민간인의 지갑을 가볍게 해주는 것 이상이라고 할 수 있다. 최근 폭발적으로 늘어난 민간우주개발기업 입장에선 엄청난 투자 비용 회수를 의미하는 것이기도 하다. 스페이스X 역시 기업 존속을 위해 반드시 필요한 경영상 과제라고도 할 수 있는 것. 실제로 엘론 머스크는 지난 3월 30일 기자회견 당시 스페이스X가 지금까지 재사용 로켓 개발에만 10억 달러에 달하는 비용을 투자했다고 밝힌 바 있다. 결국 이런 투자 비용을 순조롭게 회수한다는 측면에서도 재사용 로켓은 중요한 것이다.
이에 비하면 발사 비용이 크게 줄었다고 당장 실제 고객에게 청구될 탑승 요금이 어디까지 줄어들지 불투명한 단계라고 할 수 있다. 아직까지는 실제 재발사를 통한 비용 절감이 가능한지 여부를 검증하는 단계일 뿐이기 때문이다.
스페이스X는 1단 부스터 외에 로켓 끝쪽에 위치한 페어링이라는 부품을 회수해 재사용하는 기술도 개발 중이다. 페어링은 길이 13m, 폭 5.2m에 이르는 거대한 크기로 로켓 내 화물을 보호하는 역할을 맡는다. 알루미늄과 복합 탄소 소재로 만들며 600만 달러에 이른다. 스페이스X는 분사 장치를 곁들여 궤도를 타고 지구로 귀환할 수 있게 하려 한다. 실제로 지난 3월 30일 SES-10 미션에서도 페어링 1개가 지상으로 귀환, 바다에 착수했다. 스페이스X 입장에선 처음으로 페어링 회수를 한 것이다. 장당 600만 달러는 로켓 발사 비용에 획기적인 의미를 가질 수 있다. 페어링 회수 기술 역시 스페이스X의 계획의 성패를 좌우할 요인 가운데 하나라고 할 수 있는 셈이다. 스페이스X는 올해 발사될 로켓에 더 많은 페어링 회수를 시도할 계획이라고 한다.
지금까지 스페이스X는 8차례 부스터 1단 로켓의 지상 착륙에 성공한 바 있다. 엘론 머스크는 로켓이 최소한 100회까지 발사할 수 있다면서 실제로는 1,000회 가능하도록 설계했지만 여유를 두고 100회로 설정한 것일 뿐이라는 말로 자신감을 나타냈다. 그 뿐 아니라 스페이스X는 앞서 소개한 페어링 외에도 2단 부스터 회수까지 고려하고 있다. 결국에는 로켓을 완전히 회수하는 게 최종 목표가 될 가능성도 얼마든지 있는 것이다. 스페이스X는 팔콘 헤비 발사도 예정하고 있다.
엘론 머스크는 팔콘 헤비가 올해 늦여름 선보이게 될 것이라고 발표했다. 팔콘 헤비는 앞서 소개한 팔콘9 로켓을 확대, 로켓 1단에 2개를 더 추가한 형태를 취하고 있다. 팔콘 헤비의 시험 발사는 재사용 부스터 2개를 1단에 설치한 상태에서 이뤄지게 된다.
팔콘 헤비는 지구 저궤도에 54톤, 정지 천이 궤도에는 22톤, 화성에는 13.6톤 발사 능력을 갖추고 있다. 당초 팔콘 헤비는 2013년 처음 선보일 예정이었지만 계획이 지연된 바 있다. 하지만 로켓에 하드웨어를 추가하고 중앙 부스터를 개선하는 등 발사에 필요한 개발은 대부분 마친 상태라고 한다. 우주 개발이 본격화됐다고 봐도 좋을 것이다.
◇ 승부사 베프 베조스가 노리는 다음 시장=물론 우주 개발에 나선 민간 기업이 스페이스X만 있는 건 아니다. 아마존 설립자 제프 베조스가 설립한 블루오리진(Blue Origin) 역시 스페이스X와 마찬가지로 로켓 개발을 진행 중이다. 지난 3월 블루오리진은 자사의 로켓 뉴글렌(New Glenn)에 탑재할 예정인 대형 로켓 엔진인 BE-4 조립을 끝내고 엔진 검사와 성능 평가를 진행 중이다.
스페이스X와 견주면 아직 뒤늦은 감이 있지만 베조스는 앞으로 1년마다 아마존 주식을 1조원씩 매각해 개발 자금을 댈 계획이라고 말하기도 했다. 세계 최고 자산가 가운데 하나인 그가 우주 시장에 눈독을 들이고 있는 것이다.
그는 BE-4 엔진을 완성했다는 사실을 자신의 트윗으로 알리면서 1기째 BE-4 엔진 조립을 끝냈지만 2기와 3기도 곧 완성될 것이라고 덧붙였다. 엔진 여러 개가 조립되고 있다고 언급한 것이다. 또 그는 자신의 트윗에 라틴어 그라다팀 페로키테르(#GradatimFerociter)를 붙였다. 영어로 한발짝씩 과감하게(Step by Step, Ferociously)라는 뜻을 담고 있다.
BE-4 엔진은 블루오리진이 개발하는 로켓 엔진 중 4세대에 해당한다. LNG와 액체산소를 연소해 250톤에 이르는 추진력을 내 사람과 화물을 실어 궤도상에 쏘아 올릴 수 있다. 자세한 사양은 공개되지 않았지만 엔진 높이는 4.5m 가량으로 추정된다고 한다.
물론 이번 BE-4 엔진은 기존 BE-3과 비교하면 차이가 있다. BE-3 엔진은 액체수소와 액체산소를 연소했다. 천연가스를 이용하는 BE-4의 LNG 계열은 사실 BE-3이 이용하는 수소추진 계열보다 성능 면에서는 사실 더 떨어진다. 하지만 우주 공간에서의 보관성이 더 좋고 연료 자체가 저렴하다. 발사 비용이 낮은 수소 쪽보다 고밀도를 기대할 수 있고 로켓 크기를 작게 할 수 있다는 장점을 기대할 수 있다.
BE-4 엔진은 앞서 밝혔듯 블루오리진이 개발하는 차세대 대형 로켓인 뉴글렌에 탑재될 예정이다. 기존 소형 로켓인 뉴셰퍼드(New Shepard)와 마찬가지로 1단 부스터는 지상으로 귀환, 착륙해 재사용하게 된다. 스페이스X와 마찬가지인 것. 하지만 뉴글렌은 스페이스X의 대형 로켓인 팔콘 헤비(Falcon Heavy)나 ULA의 델타IV 헤비(Delta IV Heavy)보다 적어도 크기 면에선 더 대형이다. 이제껏 인류가 만든 최대 규모 로켓인 새턴V 다음 수준이라고 한다.
이번 엔진 개발의 또 다른 의미도 있다. 현재 미국이 발사하는 로켓 중 아틀라스V(Atlas V)의 경우 러시아제 로켓 엔진인 RD-180을 이용한다. 러시아에 우주 기술 일부를 의존하는 상황인 것이다. 블루오리진은 BE-4 엔진을 개발해 미국이 러시아 로켓 엔진에 의존하는 상황을 끝내는 것도 목적으로 두고 있다.
블루오리진은 로켓 개발을 착착 진행하는 한편 다른 한편으로 달에 물자나 사람을 수송하려는 이른바 블루문(Blue Moon) 프로젝트도 계획 중이라고 한다. 이미 7페이지짜리 계획안을 전임 오바마 대통령과 현 트럼프 대통령 인수팀, 미항공우주국 나사(NASA)에 제출했다고 한다. 달에 물자를 보낼 로켓을 만들어 물이 얼음 형태로 존재하는 것으로 보이는 달 남극에 수송하는 것 같은 계획을 담고 있다고 한다.
잘 알려진 것처럼 블루오리진은 뉴셰퍼드 로켓을 이용해 민간 우주 여행을 계획 중이다. 여기에서 말하는 우주 여행이란 재사용할 수 있는 뉴셰퍼드 로켓을 이용해 지상에서 100km 상공, 우주 공간으로 가서 10여 분 가량 무중력 체험을 하는 것이다. 블루오리진은 이미 로켓을 5회 발사, 착륙시켰고 캡슐 탈출 테스트도 끝냈다. 블루오리진이 실제 승객을 태우고 발사할 시기는 오는 2018년 예정이다. 블루오리진에 이에 맞춰 얼마 전에는 내부 캡슐 디자인도 공개하기도 했다. 제프 베조스는 모든 좌석에서 창밖을 볼 수 있고 창 크기도 사상 최대 수준이라고 밝히고 있다.
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