<표 1> 우리나라 우주분야의 발전 단계 구분 80 년대 90 년대 2000년대 특징 주요 사업 - 우주기술 태동기 - 우주개발 착수기 - 실용급 우주기술 개발 착수 - 우리별 인공위성 개발 착수 - 과학로켓개발 착수 - 우리별 1, 2, 3호 - 무궁화 1, 2, 3

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다윤 예
8 years ago
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1 우리나라 인공위성, 로켓개발의 현주소 황 진 영* I. 서론 우리나라는 금년 8월 25일 한국 최초의 우 주발사체 나로 호를 발사한 바 있다. 총 140톤 규모의 우주발사체 나로 는 장엄한 굉음을 내뿜으면서 우주공간을 향해 쏘아 올려졌다. 나로 는 우리 시야에서 사라져 가며 세계 10번째 인공위성 발사국이 되는 듯 보였다. 그러나 아쉽게도 나로 는 인공위성의 보호덮개인 페어링의 한쪽이 제때에 분리되지 못하면서 우리 인공위성인 과학기술위성 2호 를 정상궤도에 진입시키지 못하고 말았다. 매우 안타까운 순간 이었다. 우리나라 우주개발은 구소련의 인류최초의 인공위성인 스프트닠크호 개발 착수에 비해 약 40년가량 늦게 착수하였다. 국내 최초의 인공 위성인 우리별1호가 1992년 8월 발사됨으로써 우리나라도 우주개발국의 대열에 합류하게 된다. 그 후 지금까지 국내개발 인공위성 6기에 해외에서 도입한 통신방송위성 4기, 한일공동 위성 1기 등 도합 11기의 인공위성 보유국이 되었다. 기술적으로도 1999년의 해상도 6.6미터 지구관측위성에서 2006년에는 해상도 1미터의 지구관측위성 개발국으로 발돋음하게 되었다. 현재는 해상도 70센티미터급의 관측위성과 정지 궤도위성을 개발중에 있다. 발사체 분야에서도 1993년 1단형 과학로켓 1호를 시작으로 1997년 2단형 과학로켓2호, 그리고 2002년에는 국내최초의 액체추진기관 로켓인 과학로켓3호를 성공적으로 발사한 바 있으며, 이를 기반으로 소형우주발사체 개발 사업인 KSLV-I를 개발하여 현재 2차발사를 준비하고 있다. 우리나라의 우주개발은 80년대 후반기의 우주태동기를 거쳐, 90년대 우주개발착수기, 그리고 2000년대들어 기술자립화기를 진행중에 있다. * 한국항공우주연구원 정책협력부장 ( cyhwang@kari.re.kr) 3 과학기술정책 가을

2 <표 1> 우리나라 우주분야의 발전 단계 구분 80 년대 90 년대 2000년대 특징 주요 사업 - 우주기술 태동기 - 우주개발 착수기 - 실용급 우주기술 개발 착수 - 우리별 인공위성 개발 착수 - 과학로켓개발 착수 - 우리별 1, 2, 3호 - 무궁화 1, 2, 3호 - 과학로켓 1, 2호 - 다목적실용위성 1호 - 본격적 우주개발 착수 - 기술자립화 - 우주의 실 이용화 - 과학기술위성 1호 ( 02) - 다목적실용위성 2호 ( 06) - 무궁화 5호 - 우주인 사업 ( 08) - 우주센터 건설( 09) - 우주발사체 KSLV-1 개발 - 과학기술위성 2호 개발 - 다목적 실용위성 3호, 5호 개발 - 통신해양기상위성 1호 개발 - 다목적 실용위성 3A호 II. 국내 인공위성 개발 현황 우리나라는 과학위성시리즈, 다목적 실용 위성시리즈, 정지궤도 위성시리즈를 개발중에 있다. 그 외에 순수 민간위성으로 해외도입에 의존하고 있는 통신방송위성시리즈가 있다. 저궤도위성으로는 과학기술위성과 다목적 실용위성이 있다. 과학(기술)위성은 기초기술과 인재양성, 기술시험 등의 목적으로 100kg 이내의 소형위성개발사업이다. 다목적실용위성은 지구 관측용 위성으로 광학카메라나, 레이다 등으로 지상의 물체를 인식하여 이를 재난관리, 지도 제작, 환경오염 측정, 국가 안보 등의 목적으로 활용되는 실용위성을 말한다. 정지궤도 위성에는 기상예측, 해양관측, 통신 시험 등의 목적으로 지구자전속도와 동일한 궤도에 인공위성을 띄워 365일 동일 지역을 관측할 수 있는 통신해양기상위성과 상업용 방송통신을 위한 무궁화위성이 있다. 우리나라는 과학기술위성은 독자적 개발역량을 보유하고 있으며, 이미 국내 벤처기업인 세트렉 아이에서는 말레이시아 등 동남아 국가에 소형 위성을 수출하기도 하였다. 실용급 위성인 지구 관측위성의 경우에도 상당한 수준의 기술축적이 이루어져, 현재 해상도 기준으로 세계7대 정밀 위성개발국에 포함된다. 상대적으로 지구정지 궤도위성의 경우에는 아직까지 경험이 적어 선진국과의 기술격차가 상당히 큰 실정이다. 1. 과학위성시리즈 우리나라의 인공위성 개발은 한국과학기술원의 인공위성센터에서 영국 써레이대학교에 대학원 학생을 파견하여 소형인공위성 개발 기술을 전수받은 것이 시작이다. 이러한 과정을 거치면서 92년 과학실험용 소형과학위성인 우리별 1호와 93년 우리별 2호을 성공적으로 개발하였다. 99년 5월에는 기술실험용 소형위성인 우리별3호가 인도에서 발사 되었다. 이후 과학위성에 실용위성에 사용될 수 있는 기술을 사전에 시험해 보는 시험위성 기능을 추가하여 과학기술위성 1호의 개발에 착수하여, 4 과학기술정책 가을

3 2003년 9월 러시아에서 발사하였다. 탑재체로는 우주관측을 위한 원자외선 영상분광기, 우주 입자환경 연구를 위한 우주물리탑재체, 통신 탑재체인 자료수집장치, 정밀자세정보 획득을 위한 별감지기 등이 실렸으며, 성공적으로 임무를 수행하였다. 과학기술위성 1호는 국내 최초로 천체 우주 관측 임무를 수행하는 위성으로서 국내 우주 개발의 분야를 다양화 하는 계기를 마련하였다. 과학기술위성 1호에 이어 과학기술위성 2호의 개발이 이루어져, 현재 개발이 이미 완료되어, 인공위성 발사체 KSLV-I에 의해 발사를 기다리고 있다. 지상의 마이크로파 환경을 감시하는 탑재체와 발사체에 의한 궤도 진입 검증 및 정밀 궤도 측정연구를 위한 레이져 반사경 등의 탑재체가 실려 있다. 과학기술위성 2호에 이어 과학기술위성3호가 2010년을 목표로 현재 개발중에 있다. 과학기술 위성 3호는 적외선 우주관측 데이터 획득을 주목적으로 하고 있으며, 과학기술원 인공위성 센터를 비롯해 우석대, 충남대, 광주과기원, 공주대, 천문연 등이 참여하고 있다. 2. 다목적실용위성 시리즈 실용위성 분야에서는 한국항공우주연구원에서 1992년부터 개발에 착수하여 1999년 12월 미국의 토러스 발사체로 다목적실용위성 1호를 발사하였다. 다목적실용위성 1호는 무게 470kg, 고도 685km의 태양동기궤도에서 운용되고 있다. 다목적실용위성 1호는 흑백 6.6m 해상도를 갖는 전자광학카메라(EOC)와 칼라 1km 해상도의 해양관측 카메라(OSMI), 우주과학탑재체인 이온층 측정기(IMS)와 고에너지 입자 검출기 (HEPD)를 탑재하고 있다. 다목적실용위성 1호의 성공적인 개발을 바탕으로 성능이 향상된 다목적 실용위성 2호 개발이 1999년 12월에 착수하여 2006년 7월 러시아의 로콧 발사체로 발사되었다. 다목적 실용위성 2호에 탑재된 고해상도다중대역카메라 (MSC:Multi-Spectral Camera)는 해상도 1미터급의 정밀위성 영상을 얻을 수 있는데, 이는 대규모 자연재해의 감시, 각종 자원의 이용실태 조사, 지리 정보시스템 구축, 지도제작 등과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 구 분 우리별위성 1호 우리별위성 2호 우리별위성 3호 과학기술위성 1호 과학기술위성 2호 과학기술위성 3호 목 적 기초기술 습득 습득기술 활용 기술개발 우주관측 우주관측 우주/지구 관측 무 게 50kg 50kg 110kg 106kg 99.4kg 150kg 내외 고 도 1,300km 800km 720km 680km 300~1,500km 700km 내외 수 명 5년 5년 3년 3년 2년 2년 발사체 Ariane-4(프) Ariane-4(프) PSLV (인) Cosmos(러) KSLV-Ⅰ(한국) 미정 발사장 꾸르(프) 꾸르(프) 샤르빌(인) Plesetsk(러) 고흥(한국) 미정 발사일 운영현황 임무종료( 96.12) 운용종료( 04.08) 임무종료( 97.12) 운용종료( 02.10) <표 2> 과학위성 시리즈의 개요 임무종료( 01.04) 운용종료( 02.12) 임무종료( 06.05) 기술시험중 1차: 차: 10(예정) 1차 발사실패 2차 발사예정 10(예정) 미발사 5 과학기술정책 가을

4 다목적 실용위성 3호 개발 사업은 다목적 실용위성 1호 및 2호의 개발로 축적된 기술을 활용하여 다목적 실용위성 3호를 국내주도로 개발하고 있다. 2011년 발사를 목표로 2004년부터 개발이 착수된 다목적 실용위성 3호는 고도 685km에서 운용되며 4년의 임무 기간 동안 고해상도 광학카메라를 이용하여 한반도의 정밀 지상 관측을 수행할 예정이다. 다목적 실용위성 3호는 다목적 실용위성 2호에 비교하여 해상도가 70센티미터급으로 더욱 향상되고, 기동력도 향상되어 입체영상 및 다양한 지역을 관측할 것으로 기대된다. 이를 통해 국가의 고해상도 영상 정보에 대한 수요를 지속적으로 충족하며, 국토관리에 필요한 GIS 구축 및 환경, 농업, 해양 관련분야 활용을 위한 정밀 영상을 제공할 것으로 기대된다. 다목적 실용위성 5호 개발 사업은 지금까지의 광학관측탑재체와는 달리 악기상이나 야간에도 영상 획득이 가능한 전천후 영상레이더(SAR) 관측위성이다. 2010년말 발사를 목표로 2005년 중반부터 개발이 시작된 다목적 실용위성 5호는 X-band의 영상레이더 탑재체를 장착하고 500~600 km Dawn-Dusk 궤도에서 운영된다. 3. 정지궤도 위성시리즈 지구정지궤도 위성은 지상으로부터 약 36,000km 상공에 위치해 있으면서 위성의 속도가 지구자전속도와 같이 움직임으로써 지상에서는 마치 정지해 있는 것처럼 보이는 인공위성이다. 이러한 위성은 지구로부터 멀리 위치함으로써 정밀지구관측영상을 획득하기에는 적합지 않으나, 넓은 지역의 기상관측이나 방송통신과 같이 24시간 서비스가 필요한 분야에 적합한 위성이다. [그림 1] 다목적 실용위성 개발사업(1994~계속) 다목적 실용위성 3호 - 사업기간: 04 ~ 년 발사예정 다목적 실용위성 1호 - 사업기간: 94 ~ 99 - 사업예산: 2,242억원 년 12월 발사 년 2월 임무종료 다목적 실용위성 2호 - 사업기간: 99 ~ 06 - 사업예산: 2,633억원 년 7월 발사 - 현재 운영 중 다목적 실용위성 5호 - 사업기간: 05 ~ 년 발사예정 6 과학기술정책 가을

5 구 분 위 성 명 탑재체 해상도 무게 (kg) 발사 미국 러시아 Landsat-7 Pan/MS 15m/30m 2, IKONOS-2 Pan/MS 0.82m/3.2m QuickBird-2 Pan/MS 0.61m/2.5m World View Ⅰ Pan 0.45m 2, GeoEye-1 Pan/MS 0.41m/1.65m 1, KBR-1000 KVR-1000 camera 2m N/A N/A Resurs-DK 1 Digital Camera 0.8m 6, 캐나다 Radarsat-1 SAR m 2, 이스라엘 EROS B Pan/MS 0.87m/3.5m 중국 JiangBing 6 EO/IR 2m급 추정 2, 독일 SAR-Lupe SAR 0.5m, 1.5m 프랑스 인도 일본 한국 <표 3> 주요국의 지구관측위성 SPOT-4 Pan/MS 10m/20m 2, SPOT-5 Pan/MS 2.5m,5m/10m,20m 3, Pleiades Pan/MS 0.7m/2.8m ~1, IRS-1C/D Pan 23/70m 1, /1997 Cartosat-1 Pan 2.5m 1, Cartosat-2 Pan 0.81m Cartosat-2A Pan 0.81m JERS-1 OPS/SAR 18.3m 24.2m/18m 18m 1, IGS-1A Pan 1m IGS-1B SAR 1m 1, ALOS PAN/MS 2.5m/10m 4, IGS-3A Pan 1m IGS-3B SAR 1m 1, 다목적실용위성2호 Pan/MS 1m/4m 다목적실용위성3호 Pan/MS 0.7m/2.8m 다목적실용위성5호 SAR 표준해상도 3m 1, 다목적실용위성3A호 Pan/IR/MS 0.55m/5m/2.2m 1, 주) Pan/MS : Pancromatics(흑백영상)/Multi-Spectral(컬러영상) SAR : Synthetic Aperture Radar(전천후 영상레이더), IR : InfraRed (적외선) 우리나라에서는 기상관측 등의 용도로 사용되는 통신해양기상위성시리즈와 무궁화방송통신위성 시리즈가 있다. 1) 통신해양기상 위성 통신해양기상위성은 기상관측, 해양관측, 통신시험 등 3가지 임무를 수행할 수 있는 정지 궤도 위성으로 2010년에 발사하는 것을 목표로 하고 있다. 통신해양기상위성의 발사중량은 2.5톤이며 전력은 3kW가 될 것이며 또한 운용 기간은 7년이다. 2010년 발사와 초기 운용 후에 위성과의 통신과 기상/해양 데이터 서비스는 2011년부터 공공 목적으로 제공될 것이다. 기상관측 임무로는 고해상도의 다중채널 연속 7 과학기술정책 가을

6 기상영상 관측 및 기상요소 산출, 태풍, 집중 호우, 황사, 해무 등 특이 기상현상 조기탐지, 장기간의 해수면온도, 구름자료 산출 등을 수행 하고, 해양관측 임무로는 한반도 주변 해양환경 및 해양생태 감시 해양 클로로필(일차생물) 생산량 추정 및 어장정보 생산 장/단기 해양환경 감시 등을 수행하며, 통신 임무로는 국산 통신탑재체 우주인증 광대역 위성 멀티미디어 시험서비스를 수행할 예정이다. 2) 무궁화 위성 경제발전과 소득증가에 따른 방송 통신 수요가 급증하면서 상업용 통신 방송위성인 무궁화위성 사업이 해외구매 형태로 착수되어 95년 8월 및 96년 1월에 1, 2호기를 각각 발사 하였다. 99년 9월에 대용량의 중계기를 탑재한 무궁화 3호가 아리안-4 발사체에 의해 발사된 바 있다. 또한 무궁화위성 5호가 지난 8월 22일 KT 주도로 하와이남단 적도 공해상에서 성공리에 발사됐다. 이로 말미암아 새로운 위성통신 수요를 수용하고, 민간에서는 상용 통신중계기를, 군에서는 군용 통신 중계기를 탑재하여 민 군 공용으로 운용하고 있다. 한국통신의 무궁화 위성시리즈와 함께 TU Media에서 일본과 공동으로 한별 위성을 발사한 바 있다. 한별 위성은 위성 DMB 방송을 주 서비스로 하고 있다. 그러나, 무궁화 위성이나 한별 위성은 모두 해외구매 형태로 위성을 확보하고 있어 국내 위성산업 발전에는 아무 역할을 하고 있지 못하다. 현재 항공우주연구원에서 개발중에 있는 정지 궤도위성인 통신해양기상위성을 통해 국내기술 능력이 확보되면, 통신방송위성의 경우에도 국내개발을 추진해야할 것이다. 구 분 다목적실용 위성1호 다목적실용 위성 2호 다목적실용 위성 3호 다목적실용 위성 3A호 다목적실용 위성 5호 통신해양기상위성 (정지궤도) 임 무 지구관측 지구 정밀관측 지구 정밀관측 지구 정밀관측 전천후 지구관측 통신 해양 기상용 무 게 470kg 800kg 1,000kg 내외 1,000kg 내외 1,400kg 내외 2,500kg 고 도 685km 685km 685km 530km 550km 36,000km 수 명 3 년 3 년 4 년 4 년 5 년 7년 해상도 흑백 영상 6.6m 흑백 영상 1m 칼라 영상 4m 흑백 영상 0.7m 칼라 영상 2.8m 적외선 영상 5.5m 흑백 영상 0.55m 칼라 영상 2.2m 레이더 영상 1m 기상 1km 해양 500m 발사일 (예정) 13(예정) 10(예정) 10(예정) 운영 현황 위성 제작 임무종료(08.2) 임무 수행중 미발사 미발사 미발사 미발사 항우연 TRW 社 (미) 항우연 Elop 社 (이스라엘) <표 4> 국내 개발 실용급 인공위성 현황 항우연, Astrium 社 (독) 항우연 Astrium 社 (독) 항우연 Thales 社 (이태리) 항우연 Astrium 社 (프) 발사체 Taurus(미) Rockot(러) H-IIA(일) 미정 Dnepr(러) Ariane-5(프) 발사장 반덴버그(미) Plesetsk(러) 다네가시마(일) 미정 Yasny(러) 꾸르(프) 8 과학기술정책 가을

7 무궁화 1, 2호 - 용도: 통신 방송 복합 상용위성 - 중량: 1,459kg - 발사: / 중계기: Ku15기(통신12/방송3) - 궤도: 정지궤도(동경116도/113도) - 서비스: DBS, 고 데이터 통신 - 빔커비리지: 한반도 - 제작사: 미국 GE사 무궁화 3호 - 용도: 통신 방송 복합 상용위성 - 중량: 2,800kg - 발사: 중계기: Ku30기, Ka3기 - 궤도: 정지궤도(동경116도) - 서비스: DBS, CATV, 멀티미디어서비스 등 - 제작사: 미국 Lockheed Martin사 무궁화 5호 - 사업개요: 민/군 공용위성 - 중량: 4,550kg - 발사: 중계기: Ku밴드 통신용24기 - 궤도: 정지궤도(동경113도) - 위성버스: 알카텔 Spacebus 4100 C1 - 주요서비스: 기존 2호위성 서비스 대체 및 군용 - 제작: 프랑스 알카텔 III. 우주발사체 개발 현황 우주 발사체분야는 인공위성분야와 비슷한 시기에 과학로켓 개발사업으로 시작되었다. 고체 추진제를 사용하는 과학로켓 1호, 2호를 성공적으로 개발하고 액체추진기관으로 추진시스템을 바꾸어 과학로켓 3호를 개발하였다. 과학로켓을 통해 축적된 기술을 토대로 인공 위성발사를 위한 소형 우주발사체 KSLV-I의 개발에 착수하여 금년 8월 25일 1차 발사시험을 한 바 있으며, 여기에서 나타난 문제점을 수정보완 하여 내년 상반기에 2차 발사를 실시할 예정이다. 내년의 2차 발사가 성공하면, 이어서 한국형 발사체 개발에 착수하여 2018년 1차 발사를 계획 하고 있다. 1. 과학로켓시리즈 로켓기술 분야에서는 70년대 이후 국방 관련 로켓개발이 수행되었고, 1989년 항공우주전문 연구기관인 한국항공우주연구원이 설립됨에 따라 민간분야의 평화적 목적을 위한 로켓개발이 추진되게 되었다. 1990년부터 시작된 고체 추진제를 사용하는 1단형 로켓개발이 1993년에, 2단형 중형 과학로켓이 1996년과 1997년에 발사되었다. 이후에는 액체 추진기관 개발에 착수되었다. 한 미간에는 미사일 협정이 체결되어 있어 일정 성능이상의 고체 로켓은 보유할 수 없게 되어 있다. 다만 평화적 목적의 우주발사체는 액체 추진기관을 이용할 경우 제한없이 개발할 수 있게 되어 있다. 이러한 이유로 중형 과학로켓 이후에는 고체 추진기관을 포기하고 액체 추진 기관 방식의 우주 발사체 개발로 선회하게 된다. 2002년 11월 국내 최초의 액체 추진기관을 이용한 과학로켓인 KSR-III 가 성공적으로 발 사되었다. 이러한 일련의 과학로켓에 대한 연구 개발을 통하여 과학로켓의 국산화 개발능력을 확보해 왔으며, 이를 기반으로 한국 최초의 우주 발사체 개발사업인 KSLV-I 사업에 착수하게 된다. 9 과학기술정책 가을

8 KSR-1 과학로켓 KSR-2 과학로켓 KSR-3 과학로켓 1993년 6월 발사 1단형 고체모터 비행거리 101.2km 중량 1,268kg 1997년 7월 발사 2단형 고체모터 비행거리 123.9km 중량 2,048kg 2002년 11월 발사 액체엔진 비행거리 79.5km 중량 6,000kg 2. 소형우주발사체(KSLV-I) 개발사업 우주 발사체 개발사업은 2002년에 착수되어 1단계로 100kg급 인공위성을 지구 저궤도에 진입시킬 수 있는 소형 위성 발사체(KSLV-Ⅰ) 개발사업을 한-러 협력사업으로 수행중에 있다. 우주발사체 개발 경험이 없는 우리나라로서는 외국의 기술과 경험을 최대한 활용할 수 있는 기술추격 전략을 수립하고자 하였다. 우주 발사체 기술은 미사일 기술과 같이 대량살상무기의 운반체로 분류되어 국제적으로는 미사일기술통제체제(MTCR) 가 구축되어 있으며, 핵확산금지조약(NPT) 와 더불어 비확산체제의 핵심이라 할 수 있을 정도로 국가간 기술이전이 엄격히 규제받고 있는 분야이다. 이러한 제약요건속에서 외국과의 허용가능한 최대의 범위내에서 협력을 통한 기술개발 전략이 추진되었다. 발사체 전체에 대한 시스템설계, 체계종합 등은 한-러 협력으로 추진되었으며, 발사체 1단은 러시아로부터 직도입하였다. 발사체 1단은 나로 발사체의 대부분을 차지하는 것처럼 보이나, 핵심기술은 1단 엔진 및 노즐 기술이며, 기타 산화제탱크나 연료탱크 등은 국내에서도 상당한 기술이 확보되어 있다. 국내에서는 과학로켓시리즈를 개발하는 과정에서 축적된 기술을 적극 활용하였는데, 그 중에는 상단 고체 로켓개발기술, 2단 분리 및 고공 점화기술, 관성 항법장치를 비롯한 전자 탑재시스템 등이 국내기술에 의해 개발되었다. 또한, 우주 발사체의 개발에는 필수적으로 발사를 위한 인프라의 구축을 요구하게 된다. 이를 위해 전라남도 고흥군 외나로도 일대 150 만평에 인공위성을 자력으로 발사하기 위한 우주센터건립이 추진되어 각종 장비의 성능시험과 모의 발사시험 운용을 끝마치고 2009년 5월 준공되었다. 우주센터에는 인공위성 발사대를 비롯하여 발사통제동, 추적레이다동, 위성 발사체 10 과학기술정책 가을

9 조립시험시설 등이 구축되어 있는데, 특히 나로 우주센터의 발사대 시스템은 러시아 설계도면을 받아 국내에서 제작함으로써 상당한 기술을 획득할 수 있었다. 앞으로 발사체 엔진개발에 필수적인 연소시험시설 등을 확보하여 한국형 발사체 개발에 활용될 계획이다. KSLV-I 개발과 병행하여 국내 독자적으로 액체 추진기관 기술의 고도화를 추진하여, 과거 13톤급 추력의 KSR-3의 추진기관에 비해 크게 향상된 30톤급 추진기관 개발을 추진하는 등 액체 추진기관 기술의 기술자립을 위한 성과도 함께 이루었다. KSLV-I 은 지난 8월 25일 나로 우주센터에서 발사되어, 성공적으로 비행하던 중 위성 보호 덥개인 페어링이 한쪽만 분리되고, 나머지 한쪽이 지연 분리됨으로써 위성이 지구 저궤도로 진입 하지 못하고 대기권으로 들어오면서 소멸된 바 있다. 그러나, 이 과정에서 발사체 1단과 2단의 분리, 고공에서의 2단 점화, 위성의 분리 등이 정상적으로 이루어졌고, 우주 발사체 발사를 위한 핵심기반 시설인 우주센터의 각종 추진제 공급설비, 추적 관제, 데이터 송수신 등이 완벽 하게 구현되는 성과를 얻었다. KSLV-I은 현재 페어링 분리 실패에 대한 원인조사를 수행중에 있으며, 원인분석이 이루어지면 이를 수정보완하여 내년 상반기중 2차발사를 계획하고 있다. 아울러, 소형위성발사체 개발사업이 성공적으로 완수되면, 이어서 1.5톤급 인공위성을 궤도에 진입시킬 수 있는 한국형 발사체사업을 국내 주도로 개발할 계획으로 있다. [그림 2] KSLV-1 사업의 기술개발 전략 11 과학기술정책 가을

10 목적 KSR-Ⅰ KSR-Ⅱ KSR-Ⅲ KSLV-I 1단형 무유도 과학 관측 로켓 국산화 개발 및 한 반도 오존층 탐사 초기자세제어 기능을 갖 춘 2단형 고체추진 과 학관측 로켓의 국산화 개발 액체추진로켓 독자 개 발 및 소형위성 발사체 개발을 위한 기반기술 확보 100kg급 인공위성을 지구저궤도에 진입시킬 수 있는 발사체 개발 및 발사 개발기간 ~ ~ ~ ~ 길이(m) 직경(m) 중량(kg) 1,268 2,048 6, ,000 발사일 1호기 호기 (1차 발사) 특징 - 1단형 고체추진 과학 로켓 <표 5> 우주발사체 사업 개요 - 2단형 고체추진 과학 로켓 - 비행 중 2단 분리 성공 - 우리나라 최초의 액 체추진로켓 독자개발 성공 - 소형위성발사체 개발을 위한 기반 기술 확보 - 우리나라 최초의 위성 발사체 개발 - 한 러 공동개발 - 러시아 기술협력을 통 한 체계기술 확보 IV. 우리나라 우주개발의 현주소와 미래전망 우리나라는 1996년 당시 과학기술부에서 우리 나라 최초의 우주개발 중장기 기본계획을 수립한 바 있다. 그 후 여러 차례의 개정과 수정 보완을 거쳐 오늘에 오게 되었다. 그 후 2005년 우주개발 진흥법이 제정되면서 국가계획으로서의 법적 근거를 갖게 되었으며, 이를 근거로 2007년 국가 우주개발 진흥 기본계획을 발표한 바 있다. 이러한 국가계획에 따라 앞서 언급한 바와 같이 현재 다목적실용위성 3호와 5호, 통신해양기상 위성 개발 등 다양한 인공위성 개발사업을 추진 중에 있으며, 발사체 분야에서도 과학로켓 개발을 거쳐 현재 소형 우주발사체 KSLV-I을 개발중이다. 앞서 살펴보았듯이 우리나라의 인공위성은 저궤도 분야의 소형 과학기술위성은 국내 독자 개발기술을 확보하여 일부 위성은 수출단계에 와있다. 지구관측 위성분야는 시스템분야와 본체분야의 기술은 선진국 수준에 와 있다고 할 수 있으나, 임무 탑재체(광학카메라, SAR 탑재체, IR탑재체 등) 분야는 아직까지 기술확보가 진행중이다. 광학카메라 부분은 다목적 2호사업과 3호사업을 통해 국내주도 개발이 가능한 단계에 와 있으나, SAR탑재체 등은 아직까지 경험이 충분치 못한 상황이다. 정지궤도 위성은 통신 해양기상 위성이 국내 첫 개발사업으로 선진국 과의 기술격차가 크다. 특히 임무탑재체의 경우 에는 아직 초보적인 수준이라고 할 수 있다. 발사체분야는 해외기술이전이 매우 엄격하게 제한되어 있으며, 국내 경험 역시 인공위성에 비해 부족한 상황이다. 과학로켓 1호와 2호, 한-러 협력개발인 KSLV-I 사업을 통해 시스템 기술 및 고체로켓기술은 어느정도 확보하였으며, 발사대 등 발사운용기술도 상당부분 확보하였다. 내년의 2차 발사가 성공적으로 마무리되면 우리나라는 세계에서 10번째로 인공위성을 발사한 국가 대열에 합류하게 된다. 그러나, 우주 발사체의 12 과학기술정책 가을

11 핵심기술인 액체 엔진분야의 기술은 아직까지 기술격차가 크다. KSLV-I 사업과 더불어 30톤급 액체 추진기관과 대형추진제 탱크의 선행개발을 통해 일부 기술을 확보해 나가고 있으며, 이들 기술을 보다 발전시켜 1.5톤급 위성을 지구 저궤도에 진입시킬 수 있는 한국형 발사체 (KSLV-II) 개발에 착수할 예정이다. KSLV-II 개발이 국내주도로 완성되는 2018년이 되면 우리나라는 우주발사체 기술의 자립국가가 될 것이다. 이상에서 보듯 우리나라의 우주개발은 1990년대 초에 착수하여 20여년이 경과한 지금 나름대로 상당한 기술발전을 이루었고, 일부 소형위성분야와 지구관측 위성의 위성영상의 경우에는 해외수출도 하고 있다. 아울러 현재 다목적 실용위성 3호에 적외선 탑재체를 추가한 다목적 실용위성 3A 사업이 추진중이다. 이는 기존의 다목적 3호 기술을 민간에 이전하는 사업으로 국책사업을 통해 획득된 인공위성 기술의 상업화 시도라 하겠다. 그러나, 우주분야는 자동차, 가전산업 등과 같이 우리에게 익숙한 대량생산 산업과는 달리, 극히 소량의 프로젝트 중심사업인바 민간기업체에 의한 상업화 성공에는 상당한 어려움이 있다. 특히 프로젝트의 반복을 통한 기술경험 축적과 어느 정도의 내수규모가 있어야 세계시장에서 경쟁이 가능하다. 우리 나라는 제한되어 있는 내수 규모 속에서 기술적 경험을 축적해 나가고 있는 단계에 있다. 따라서 성급한 상업화 기대보다는 우주개발사업의 안정 적이고 지속적인 수행을 통해 단계적인 상업화를 도모해 나가야 할 것이다. 인공위성과 우주발사체 개발과 더불어, 국가 우주개발진흥기본계획에는 2020년까지 국내 독자기술로 달궤도선을 개발하고, 나아가 2025 년에는 무인 착륙선을 달에 보낼 계획도 포함 되어 있다. 이를 위해서는 한국형 발사체개발 (KSLV-II)이 성공적으로 완료되고 이와 더불어 달궤도선 발사를 위한 발사체 성능개량이 동시에 추진되어야 할 것이다. 아울러, 2008년 4월 미국 NASA에서 ILN (국제 달 탐사 네트워크) 사업을 국제협력사업으로 제안한 바 있다. 달 탐사에 대한 경험과 사전 지식이 전무한 우리나라로써는 국제협력사업에 참여함으로써 달 및 달 궤도 등에 대한 직간접 적인 경험과 지식을 접할 수 있는 매우 좋은 기회로 판단하여 동년 7월 ILN 참여의향서에 서명한 바 있다. ILN 에 참여하기 위한 방안은 다양하다. 우선 달탐사선에 탑재될 공통 탑재체 (지진계, 열흐름측정계, 레이저 반사경 등) 중의 일부를 담당하는 방법이 있다. 이 경우 미국 등 다른 나라에서 우리가 개발한 탑재체를 채용해 주어야 한다. 또 다른 방법에는 우리나라 고유의 달 탐사선이나 달 착륙선을 개발하여 참여하는 방안이 있다. 이 경우에는 전체 시스템을 우리가 담당하되, 탑재체 중의 일부는 외국에서 개발한 탑재체를 채용해 줄 수 도 있다. 또한 우리의 우주발사체로 자력으로 달 탐사선을 발사하는 경우도 있을 수 있으며, 또 다른 경우로는 외국의 발사체를 이용해 발사하는 경우도 있다. 이 모든 참여방안에는 시간, 비용, 기술적 위험도 등의 측면에서 각각의 장단점을 가지고 있다. 아직까지 구체적인 참여방안이 수립되어 있는 것은 아니다. 더욱이 ILN 사업에 본격적으로 참여하기 위해서는 정부의 예산확보가 선결되어야 하고, 이를 위해서는 예비타당성 검토를 통과 해야 한다. 이러한 상황을 감안하면 ILN 사업에 대한 참여는 2011년 이후가 될 것으로 보인다. 13 과학기술정책 가을

12 [그림 3] 우주개발진흥기본계획 상의 우주개발 프로그램 2025 Lunar Lander 2020 Lunar Orbiter 1999 KOMPSAT STSAT KOMPSAT KSLV STSAT COMS 2018 KSLV-II 1999 KITSAT KOMPSAT KOMPSAT KOMPSAT 3A 2011 KOMPSAT STSAT Geo-Stat MultiSat 2010 KOMPSAT 5 V. 결언 우리나라의 우주개발은 짧은 기간 동안 괄목할 만한 성과를 거두었다. 그러나 이번 나로호 발사 에서도 보았듯이 우주개발은 성공만이 담보되어 있는 것이 아니다. 지난 8월 25일 온 국민이 시청하고 있는 속에서 페어링의 문제로 위성궤도 진입에 실패하고 말았다. 무려 5,000억원 이상의 예산이 투입된 국책개발 사업임에도 불구하고 첫 발사 공개시연에서 실패한 것이다. 항공우주분야와 같이 수십만개의 기능부품들이 복잡하게 상호 결합되고, 대량생산 산업과는 달리, 매 사업마다 새로운 요구조건이 반영되어야 하는, 생산과 개발이 구별되기 어려운 프로젝트 성격의 복합제품 산업(Complex Product System)의 경우 선진국의 기술을 추격하기가 얼마나 어려운가를 다시 한번 확인할 수 있었다. 그러나, 우리나라가 선진국에 근접할수록 그동안 우리나라가 경험했던 전통적인 산업이외의 첨단 기술 분야에서도 국제적인 기술경쟁력을 확보해 나가야만 한다. 이를 위해서는 창의적인 연구, 모험적인 연구개발이 꾸준히 추진되어야 한다. 과거 기술추격(Catch-up)단계와는 달리 앞으로는 선진국의 기술이전이 용이하지 않은 분야에 대한 과감한 도전이 있어야 한다. 우주개발은 모험적인 대표적인 첨단기술분야 이다. 미국은 과거 인류최초의 유인 달 탐사 사업인 아폴로 사업을 통해 미국의 과학기술을 한단계 발전시키는 견인차 역할을 했다. 당시로는 실현하기 어려운 목표를 설정하고, 이를 실현하기 위해 신기술을 개발했고, 이러한 과정속에서 과학기술계의 전반의 저변을 확대시키고 다양한 기초과학의 발전을 가져왔다. 우리나라의 우주개발은 현재 연간 3,000억원 14 과학기술정책 가을

13 이상의 연구개발 예산을 투입하고 있다. 그동안의 주요 연구개발은 인공위성과 우주발사체의 개발에 집중되어 있어 우주개발의 투자가 직접적으로 관계된 기관의 범주를 벗어나지 못해 왔다. 아직 까지도, 인공위성 핵심기술이나 우주발사체 분야의 기술 자립 등을 확립하지 못한 한계가 있는 것이 사실이다. 그러나, 앞으로는 이들 우주 기기의 핵심기술 자립과 더불어, 인공위성 및 우주탐사선을 통한 미소중력 등을 활용한 우주 활용연구 및 우주과학 증진을 함께 도모할 수 있어야 할 것이다. 달을 포함한 무인행성탐사, 국제우주정거장 및 유인달기지 건설과 같은 도전적인 우주개발이 요구되며, 이를 위해서는 우주전문가뿐 아니라 국내 과학기술인 전반의 지혜가 담긴 포괄적인 우주개발 계획이 수립 되어야 할 것으로 생각한다. 우주개발은 국민에게 꿈과 희망을 주고 국민의 자긍심을 심어주는 미래지향적인 분야이다. 우주 개발을 통해 자라나는 청소년들에게 과학기술에 대한 꿈을 가질 수 있도록 함으로써 이공계기피 현상을 극복하는데 크게 기여할 수 있는 분야 이기도 하다. 이러한 우주개발을 실현하기 위해 필요하다면 국제협력도 적극 활용하여야 할 것 이며, 타 산업과 타 기술분야에서 획득한 기술도 적극적으로 spin-on 하여야 할 것이다. 앞으로의 우주개발은 우주분야에 한정되어 머물러 있어서는 안 될 것이며, 범국가적, 범과학기술계 전반의 참여를 통해 우리나라 과학기술계가 한 단계 도약할 수 있도록 견인하는 우주개발이 되어야 할 것이다. 15 과학기술정책 가을

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hwp 우리나라의우주개발현황과전망 최홍택 개 우리나라의우주개발은 1990년도부터시작되었다. 우리나라최초의위성개발은과학기술원인공위성센터의 1992년 8 월 11일아리안 4호발사체에의해남미쿠루기지에서발사된우리별 1호와함께시작되었다. 동사업은과학기술인재의양성차원에서과학기술원이영국 Surrey 대학의기술을전수받아 42 kg 급극소형인공위성을제작하였으며, 그후 1993년에