우리나라의우주개발현황과전망 최홍택 개 우리나라의우주개발은 1990년도부터시작되었다. 우리나라최초의위성개발은과학기술원인공위성센터의 1992년 8 월 11일아리안 4호발사체에의해남미쿠루기지에서발사된우리별 1호와함께시작되었다. 동사업은과학기술인재의양성차원에서과학기술원이영국 Surrey 대학의기술을전수받아 42 kg 급극소형인공위성을제작하였으며, 그후 1993년에 2호, 1999년에 3호위성을자체개발하는실적을거두기도하였다. 비슷한시기에한국항공우주연구원에서는과학관측로켓의개발에착수하여우주발사체개발사업의기초를닦게되었다. 90년대중반이후한국항공우주연구원에서는국내의위성수요충족및해외시장진출의기반을구축하기위해 470 kg급다목적실용위성1 호를미국 TRW사와공동협력으로개발하여 1999년 12월 21일에미국의토러스발사체로미국반덴버그공군기지에서고도 685 km에발사하여임무기간 3년을넘긴현재도계속운용하고있다. 다목적실용위성1 호의성공적인개발을통하여축적된기술을바탕으로 2006년중순에발사될 1 m 급해상도를지닌고해상도지구관측위성인다목적실용위성2 호를국내주도로개발하였다. 이어서다목적실용위성 3호, 5호등을 2008년과 2009년을목표로개발중에있다. 또한통신시험, 해양관측, 기상관측용인공위성인통신해양기상위성개발에도착수하여 2008년발사할예정이다. 로켓기술분야에서는 1990년부터시작된고체추진제를사용하는 1단형로켓을 1993년에, 2단형중형과학로켓을 1996 년과 1997년에발사하였으며, 2002년 11월에는국내최초 저자약력최홍택박사는미국아이다호대학에서 카오스시스템의통계적인특성을계산하기위한퍼지로직의이용 으로박사학위를취득 (1994) 하였고, 1994년부터한국항공우주연구소우주사업단 ( 다목적실용위성그룹 ) (1994-1999), 위성사업부 ( 위성본체연구그룹 ) (1999-2001), 다목적위성사업단 ( 위성제어그룹 ) (2001-2006) 에서연구를하였다. 현재는동연구소정책협력부 ( 정책개발팀 ) 에서근무하고있다. (hongtaek@karti.re.kr) 요 로액체추진기관을이용한과학로켓인 KSR-III를성공적으로발사하였다. 이러한일련의과학로켓에대한연구개발을통하여과학로켓의국산화개발능력을확보해왔으며, 수차례의시험발사성공으로위성발사용국산우주발사체개발을위한기반기술을구축하였고, 러시아와의국제기술협력을통해 100 kg 급소형인공위성인과학기술위성 2호를 2007년에우리땅에서자력발사하기위해우주발사체 KSLV-1을개발중에있다. 아울러국내발사를위한우주센터를전남고흥에건설중에있기도하다. 최근들어서는우주응용기술의개발을위해많은노력을기울이고있다. 지구관측인공위성을이용한원격탐사기술개발, 우주정거장사업참여를통한우주공간에서의과학실험공간확보, 우주항법시스템사업, 우주인배출사업등점차우리나라의우주분야도실생활에의이용분야에중점을두고발전해나가고있다. 여기에서는우리나라우주개발분야의주요연구개발사업의추진현황을살펴보고, 앞으로의발전방향에대해논하고자한다. 표 1. 우리나라우주분야의발전단계. 구분 특징 주요사업 80 년대 90 년대 2000 년대 - 우주기술태동기 - 우리별인공위성개발착수 - 과학로켓개발착수 - 우주개발착수기 - 실용급우주기술개발착수 - 우리별 1, 2, 3 호 - 과학로켓 1, 2 호 - 다목적실용위성 1 호 - 기술자립화 - 본격적우주개발착수 - 우주의실이용화 - 다목적실용위성 2 호, 3 호, 5 호개발 - 통신해양기상위성 1 호개발 - 우주발사체개발 - 우주센터건설 - 우주인사업 - 우주항법체계사업 2
1. 인공위성분야 그림 2. 다목적실용위성 1, 2 호. 국내우주개발현황 우리나라의인공위성개발은 92 년발사된실험용소형과학위성인우리별 1호와 93년발사된우리별 2호를시작으로우주개발에착수하였다. 99년 5월에는기술실험용소형위성인우리별3 호가인도에서 PSLV 발사체로발사되었다. 그림 1. 과학기술위성 1호이후정부의우주개발중장기계비행모델. 획중한축이라할수있는소형과학기술실험위성인과학기술위성 1호의개발에착수하여, 2003년 9월 27일러시아의 COSMOS 발사체에의해발사하였다. 탑재체로는우주관측을위한원자외선영상분광기, 우주입자환경연구를위한우주물리탑재체, 통신탑재체인자료수집장치, 정밀자세정보획득을위한협각별감지기등이실렸으며, 성공적으로임무를수행하였다. 과학기술위성 1호는국내최초로천체우주관측임무를수행하는위성으로서국내우주개발의분야를다양화하는계기를마련하였다. 현재는 2007년에발사예정인과학기술위성 2호의개발이진행중이다. 과학기술위성 2호는현재한국항공우주연구원에서개발하고있는국내최초의인공위성발사체 KSLV-1에의해발사될예정이며, 지상의마이크로파환경을감시하는 DREAM 탑재체와발사체에의한궤도진입검증및정밀궤도측정연구를위한레이저반사경등의탑재체가실릴예정이다. 실용위성분야에서는한국항공우주연구원에서국내의위성수요충족및해외시장진출의기반을구축하기위해 1999 년 12월 21일토러스발사체로미국반덴버그공군기지에서 다목적실용위성 1호를발사했다. 다목적실용위성 1호는무게 470 kg, 전력 636 Watt로고도 685 km의태양동기궤도에서운용되고있다. 다목적실용위성 1호는흑백 6.6 m 해상도를갖는전자광학카메라 (EOC) 와칼라 1 km 해상도의해양관측카메라 (OSMI), 우주과학탑재체인이온층측정기 (IMS) 와고에너지입자검출기 (HEPD) 를탑재하고있다. 다목적실용위성 1호의성공적인개발을통해축적된기술을바탕으로성능이향상된다목적실용위성 2호의개발이 1999년 12월에착수되었다. 다목적실용위성 2호에탑재된고해상도다중대역카메라 (MSC: Multi-Spectral Camera) 는건물은물론자동차까지도식별할수있으며, 촬영된고해상도영상은대규모자연재해의감시, 각종자원의이용실태조사, 지리정보시스템구축, 지도제작등과같은다양한분야에서활용될것이다. 국가우주개발중장기기본계획에의하여 2015년까지다목적실용위성 1호및 2호를포함하여총 7기의다목적실용위성이개발될예정이다. 다목적실용위성 3호개발사업은다목적실용위성 1호및 2 호의개발로축적된기술을활용하여다목적실용위성 3호를국내주도로개발하고고정밀관측위성의독자개발역량을배양하여향후국내위성수요자급및세계우주산업조기진출을위한기술기반구축을목표로하고있다. 2009년발사를목표로 2004년부터개발이착수된다목적실용위성 3호는고도 685 km에서운용되며 4년의임무기간동안고해상도광학카메라를이용하여한반도의정밀지상관측을수행할예정이다. 이를통해국가의고해상도영상정보에대한수요를지속적으로충족하며, 국토관리에필요한 GIS 구축및환경, 농업, 해양관련분야활용을위한정밀영상을제공할것으로기대된다. 다목적실용위성 5호개발사업은다목적실용위성 3호와의연계개발을통해위성개발인력및시설을최대한활용하여국내주도로개발한다. 그래서영상레이더 (SAR) 관측위성의독자개발능력을확보하여향후국내영상레이더위성수요자급및세계우주산업조기진출을위한기반기술구축을목표로하고있다. 2008년말발사를목표로 2005년중반부터개발이시작된다목적실용위성 5호는 X-band의영상레이더탑재체를장착하고 500~600 km Dawn-Dusk 궤도에서운영된다. 다목적실용위성 5호는광학관측위성인 1호, 2 호, 3호와달리영상레이더를탑재한위성으로임무수명 5 년동안밤 / 낮과기상상황에관계없이한반도의지상관측을수행할예정이다. 이를통해국가의레이더영상정보수요를충족하며, GOLDEN Mission으로정의되는다목적실용위성 5호는국토관리에필요한 GIS 구축 (GIS), 해양감시 (Ocean), 3
총중량추진제중량총길이직경추력최대 140톤최대 130톤약 33 m 약 2.9 m 150~ 170톤급 그림 3. 통신해양기상위성상상도. 국토관리 (Land), 재난감시 (Disaster), 환경감시 (Environment) 분야들에다양하고신속한레이더영상을제공할것으로기대된다. 통신해양기상위성개발사업은 3가지임무를수행할수있는정지궤도위성을개발하여 2008년에발사하는것을목표로하고있다. 통신해양기상위성의발사중량은 2.5톤이며전력은 3 kw가될것이며또한운용기간은 7년이다. 2008년발사와초기운용후에위성과의통신과기상 / 해양데이터서비스는 2009년부터공공목적으로제공될것이다. 기상관측임무로는고해상도의다중채널연속기상영상관측및기상요소산출, 태풍, 집중호우, 황사, 해무등특이기상현상조기탐지, 장기간의해수면온도, 구름자료산출등을수행하고해양관측임무로는한반도주변해양환경및해양생태감시해양클로로필 ( 일차생물 ) 생산량추정및어장정보생산장 / 단기해양환경감시등을수행하며통신임무로는국산통신탑재체우주인증광대역위성멀티미디어시험서비스를수행할예정이다. 아울러, 경제발전과소득증가에따른방송 통신수요가급증하면서상업위성인통신 방송위성인무궁화위성사업이해외구매형태로 91년부터착수되어 95년 8월및 96년 1 월에 1, 2호기를각각발사하였다. 99년 9월에대용량의중계기를탑재한무궁화 3호가아리안-4 발사체에의해발사된바있다. 또한무궁화위성 5호가추진중에있는데이는새로운위성통신수요를수용하고, 민간에서는상용통신중계기를, 군에서는군용통신중계기를탑재하여민ㆍ군공용으로운용할예정에있다. 현재우리나라는과학위성, 다목적실용위성을포함하여그동안 8개의위성을보유하고있다. 2. 우주발사체분야로켓기술분야에서는 70년대이후국방관련로켓개발이수행되었고, 1989년항공우주전문연구기관인한국항공우주연구원이설립됨에따라민간분야의평화적목적을위한로켓 그림 4. KSLV-I 외형. 개발이추진되게되었다. 1990년부터시작된고체추진제를사용하는 1단형로켓개발이 1993년에, 2단형중형과학로켓이 1996년과 1997년에발사되었으며, 2002년 11월국내최초의액체추진기관을이용한과학로켓인 KSR-III가성공적으로발사되었다. 이러한일련의과학로켓에대한연구개발을통하여과학로켓의국산화개발능력을확보해왔으며, 수차의시험발사성공으로위성발사용국산우주발사체개발을위한기반기술을구축하고, 본격적인우주개발로의전환기를맞이하게하였다. 우주발사체개발사업은 국가우주개발중장기기본계획 을기반으로하여저궤도실용위성발사체기술확보및상용화를목표로하는대규모국책사업으로, 액체추진로켓의국산화개발을통한우주발사체기반기술확보를목표로하고있다. 현재한국항공우주연구원의우주발사체사업단에서 100 kg급인공위성을지구저궤도에진입시킬수있는소형위성발사체 (KSLV-Ⅰ) 개발사업을수행하고있다. 국가우주개발중장기기본계획에따라저궤도우주발사체의국내독자개발능력확보, 2007년 100 kg급저궤도소형위성의국내자력발사, 2015년 1.5톤급저궤도실용위성의국내자력발사그리고 2007년까지우주센터건설및운용이라는목표아래사업이진행중이다. 또한, 우주발사체의개발에는필수적으로발사를위한인프라의구축을요구하게된다. 이를위해전라남도고흥군외나로도일대 150만평 ( 안전지대포함 ) 에 2007년까지인공위성을자력으로발사하기위한우주센터건립이추진중이며 2007년하반기까지각종장비의성능시험과모의발사시험운용을끝마치고이곳우주센터에서우리가최초로개발한발사체를이용하여과학기술위성 2호 ( 탑재중량 100 kg) 를우주로발사할계획이다. 우주센터에는인공위성발사대를비롯하여발사통제동, 추적레이다동, 위성 발사체조립시험시설및발사체엔진개발에필수적인연소시험시설등을확보 4
하여국내우주기술개발을위한인프라를구축할계획이며, 2015년까지는다목적실용위성 (1.5톤급) 을발사할수있는발사대시설을추가할계획이다. 또한우주센터는위성발사장으로서의기능외에도우주교육홍보관을마련하여 21세기우주시대를여는첨단과학기술과우주개발을홍보하는국민교육의장으로운용할계획이다. 3. 위성항법사업 (GNSS) Global Navigation Satellite System(GNSS) 은위성을이용한전파항법시스템이며전세계의대부분의지역에서시각과위치서비스를제공받을수있는시스템이다. 이러한 GNSS 정보의등장은통신기술의발달로정보화사회가등장한것과같이정확한시각과위치를제공하는위성위치측정체계기술의등장으로사회적문화적변혁을가져올것으로예상된다. 이러한중요한차세대성장의동력산업을이끌기위하여한국항공우주연구원에위성항법체계사업단이출범하였다. 위성항법체계사업단은국가위성항법시스템종합발전기본계획 ( 05.12.13) 에의거관련기관에서분산추진되어온위성항법관련기술개발을협동연구체제구축을통하여주도적으로추진하는사업단이다. 협동연구와관련된연구기관은한국표준과학연구원, 한국해양연구원, 한국전자통신연구원, 한국천문연구원, 한국지질자원연구원이다. 본사업단의주요연구개발업무는위성항법시스템핵심기반기술, 항법기능정지궤도복합위성구축에필요한위성항법시스템구축기반기술개발등차세대성장원동력이될 GNSS 인프라구축을위한연구를수행하며, 텔레매틱스 (Telematics), 위치기반서비스 (LBS) 등 GNSS 활용서비스활성화를위한응용기술개발관련연구도수행하고있다. 4. 우주인배출사업한국우주인배출사업은 2008년 4월한국최초의우주인이러시아소유즈우주선을통해국제우주정거장에서우주활동및과학임무를수행하는사업이다. 이것은국가중장기우주개발계획과유인우주기술연구의필요성에따라유인우주연구를목표로하고있다. 한국우주인배출사업은 2006년 4월 ~ 2006년 12월까지우주인의기본조건인 건강한신체와정신, 전문성과과학상식, 팀웍등 을갖춘우주인을선발할예정이다. 여기에서선발된 2인의한국우주인은 2007년 1월 ~ 2008년 3월까지우주정거장승무원에게필요한러시아어, 기본적인과학기술훈련, 체력훈련등을포함한기초훈련과과학임무실험및우주선내기기조작, 무중력체험등우주활동훈련을포함하는고등훈련을받게된다. 2008년 4 월러시아소유즈우주선을이용하여국제우주정거장에서 7~8일동안체류하면서과학실험, 과학홍보, 지상과의교신, 우주활동의중계등을수행한후카자흐스탄바이코눌기지로귀환하게된다. 이와더불어, 한국우주인이우주환경을이용하여과학적인실험을수행하기위한임무개발을수행할것이다. 위의일련의과정 ( 선발 / 훈련 / 임무 / 발사 귀환 ) 은유인우주기술의기본적인자료가되어보존, 활용가능하게할것이다. 우주인배출사업은유인우주기술확보를통한과학기술향상및국제적위상제고, 산업계전반에걸친광범위한파급효과등에따른경제적가치창출이외에도, 우주인을성공적으로배출함으로써국가의자존심과국민의자긍심을고취할수있으며청소년들에게과학기술의꿈을키워줄수있는기회를제공하는등사회, 문화적으로매우중요한의미를갖는사업이다. 우리나라의우주개발계획우리나라의우주개발은비교적짧은역사임에도불구하고, 착실한발전을거듭해오고있다. 여기에는정부의명확한목표설정과강력한 Drive 정책에힘입은바크다고할수있다. 즉, 과기부에서는 2015년까지의우리나라의우주개발방향을정립한국가우주개발중장기계획을 1996 년에수립하였으며, 1998년과 2000년말그동안의변화와새로운수요를반영하여일부내용을수정보완한바있다. 2015년까지우리나라우주분야의목표는지속적기술축적을통한상업화달성및세계시장진출에있다. 이를시기별로살펴보면, 2004년까지독자적인실용위성개발능력을확보하고, 2005년까지국내기술로저궤도소형위성및발사체를독자개발하여, 2015년까지세계 10위권내진입을목표로하고있다. 이를단계별로살펴보면, 1단계 (1999~ 2001) 에서는우주산업육성을위한기술개발기반을구축하며, 2단계 (2002~2006) 및 3단계 (2007~2011) 에서는본격적인우주산업육성을통해독자적으로위성및발사체개발능력을확보할예정이다. 마지막으로 4단계 (2012~2015) 에서는우주산업의제품화를통해세계시장진출을목표로하고있다. 분야별세부육성계획을살펴보면다음과같다 ( 그림 5 참 5
다. 마지막으로, 우리나라도 2007년까지국제우주정거장활용기반기술을확보하고, 2003~2015년동안우주비행사를양성한다는계획을세워두고있다. 이를위하여미국나사 (NASA) 에서는 7개의프로젝트를제안하였고, 예산등실무검토를거쳐곧국제우주정거장사업에의참여여부를곧결정할예정으로있다. 맺음말 그림 5. 국가우주개발중장기계획. 조 ). 첫째, 인공위성분야에서는 2015년까지위성의독자설계능력을축적하고지구및환경관측등공공수요를충족시키기위하여 8기의저궤도용다목적실용위성을개발할예정이다. 이를위해 1999년다목적위성 1호기에이어, 2005년에는자체설계기술로개발한 2호를발사할예정이다. 또한 2010년에는 5호기개발로생산및설계부문에서완전국산화를달성하고, 독자적인위성기술보유국으로진입할예정이며, 2015년까지 3기를추가개발, 위성의제품화능력을제고시켜세계시장진입기반을마련할예정이다. 또한통신방송위성분야에있어서도그동안직구매방식에서국내생산을점차확대하여야할것이다. 둘째, 발사체분야에서는 2005년까지저궤도에진입가능한소형위성용발사체를개발하여세계 10대발사체기술보유국가로진입할예정이다. 이를위해과학기술위성 2호를우리기술로개발한발사체를이용하여발사하고, 아시아지역에서는일본, 중국, 인도에이어 4번째위성발사기술보유국가로진입할예정이다. 아울러, 2010년까지는 1톤급의실용위성발사체를, 2015년에는 1.5톤급의위성발사체를개발할예정이다. 세번째로, 우주센터는 2000년부터 2010년까지총 2단계로건설될예정이며, 1단계사업에서는 2005년까지과학위성 (100 kg) 을발사하기위하여반드시필요한시설및장비를구축하고, 2단계사업은 2010년까지다목적실용위성 (1톤급) 을발사하기위해필요한추가시설및장비를확보할계획에있다. 또한발사에직접적으로관련된작업이외에우주센터에서부가적으로우주개발활동의대국민홍보를위해발사장내에 Visitor Center를운영할계획이 우주개발은일반적으로대규모의예산이소요되는반면국민에게돌아오는혜택중실질적이고가시적인것이없는것으로인식되어져왔다. 그러나우주개발은국가안보에필요한정보수집및인프라구축과위성영상정보제공의중추적역할을담당한다. 경제적으로는우주개발은수입대체효과, 연관산업의활성화및신규서비스시장창출등궁극적으로국가경제에크게기여한다. 또한, 위성영상을이용한지도제작및도시관리, 이동통신및통신방송서비스의제공, 태풍등기상관측을위한재난관리및해양생태관측등국민실생활향상에기여하며다양한서비스제공의인프라를구축한다. 우리나라의우주개발은국가우주개발중장기기본계획에따라현안우주개발임무를완수하기위하여분주한기술개발노력을쏟고있다. 과학기술부를중심으로한우주개발진흥법의제정과국가우주개발중장기기본계획의수정완료등제도적인보완노력을바탕으로앞으로의우주개발활동이진일보하는계기를마련했다고생각한다. 그러나한편으로우리나라의우주개발이지나치게위성과발사체와같은우주시스템개발에치중되어왔으며, 우주활용이나우주과학이상대적으로소홀히취급되어왔다. 이러한측면에서이제는우리도과도하지않은범위에서우주정거장사업참여를도모할필요가있으며, 이를통해우주환경을이용한각종우주실험등에참여할발판을구축할필요가있다. 우리가참여한우주정거장모듈에, 우리가양성한한국인우주비행사가, 우리가필요로하는우주과학실험을수행함으로써한국의과학기술력을한단계도약시키는준비를지금부터해나가야하지않을까생각한다. 6