제2차 세계대전 이후 달 탐험을 시작으로 인류는 현재까지도 꾸준히 우주기술을 발전시키고 있다. 이러한 우주기술 분야는 크게 인공위성 분야와 발사체 분야로 구분되며 발사체 기술은 추진기관, 유도항법 조정기술, 조립 및 시험기술로 분류된다. 발사체 기술은 고도 35,800km의 지구 정지궤도 위성 및 대형 저궤도 위성의 수요가 증가됨에 따라 추력이 강한 발사체를 중심으로 발달을 거듭하고 있다.
꾸준히 발달하는 우주기술
1981년 4월 21일 최초의 우주왕복선 발사로 우주 탐사의 신기원을 이룩한 이래 미국 항공우주국(NASA)은 경제적이고 성능이 우수하며 더욱 안정적인 우주발사체 제작을 위한 노력을 아끼지 않았다. 이에 NASA는 지난 ’94년 클린턴 행정부 당시 진정한 의미의 ‘재활용 가능한 우주선’을 만들겠다는 목표하에 ‘재사용 우주발사체(RLV : Reusable Launch Vehicle)’프로그램을 추진했다.
재사용 우주발사체(RLV)는 일반적인 소모성 로켓(ELV)과 대칭되는 개념으로써 대형 화물의 운송 및 기존 소모성 로켓의 발사비용을 절감시킬 수 있어 경제적인 우주 수송 목적을 달성할 수 있고 우주 공간에 위성 및 화물 수송 후 귀환하여 재사용된다는데 그 개발의 중요성을 가진다.
이 개발 사업은 NASA 주도로 Mcdonell Douglas, Orbital Sciences Corps, Lockheed Martin, Rockwell社등 많은 기업의 참여하에 X-34 → X-33 → Venture Star 순서로 진행될 계획이었다.
항공기 제작사 Lockheed Martin이 설계한 ‘X-33'기는 ‘1단계 궤도진입방식(SSTO : Single Stage to Orbit)'으로 궤도에 도달할 때까지 내장 엔진과 연료를 이용하는 방식을 채택하고 있다.
이런‘X-33'기가 실용화되면 현재 우주왕복선(Space Shuttle) 발사 비용의 90%를 절감할 수 있다.
기존의 우주왕복선이 외부 연료 탱크와 추진 로켓을 달고 있는 것과 달리‘X-33'은 모든 추진체를 자체 내에 내장하고 있기 때문에 비용을 대폭 절감할 수 있기 때문이다. 그러나 이러한‘SSTO' 방식은 많은 기술적 난제를 가지고 있다. 로켓과 같은 외부 도움 없이 자체 엔진의 힘만으로 궤도에 오르기 위해서는 음속의 최고 18배에 달하는 특수 엔진개발, 그리고 화씨 -423도인 액체 수소로 채워져 있는 연료탱크 무게와 발사시 높은 압력을 견딜 수 있는 초경량 복합 소재의 개발이 그것이다.
그 이후 2년 동안 NASA와 기업들은 10억 달러 이상을 투입해 재설계 작업을 벌였으나 결국‘X-33' 계획은 시제품을 만들어내지 못하고 2001년 사실상 개발 계획을 취소하였다.
무인우주선시대가 온다
그러나 NASA는 새로운 발사 시스템을 개발하려는 노력을 포기하지 않고 지난 해 11월 저비용 대체 우주선 프로그램인 우주발사계획(SLI : Space Launch Initiative)을 발표했다. 45억 달러 규모의 이 계획은 우주왕복선을 대체할 수 있는 다양한 저비용 우주발사 방식을 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 이 계획의 일환으로 Boeing社는‘X-33'을 기반으로 경량 재질을 사용하는‘X-37'을 설계했다. 이는‘SSTO' 방식이 아니고 대형의 분리 가능한 추진 로켓을 장착하고 있으며 우주궤도에 인공위성을 설치하고 21일간 우주실험을 한 후 지구로 귀환하는 기능을 갖추고 있다. ‘X-37'은 기존의 우주왕복선과는 달리 완전한 무인우주선이라는 점 때문에 비용을 절감할 수 있다.
지금까지 수많은 대체 우주선이 고안됐지만 실용화되지 못한 이유는 로켓과 같은 외부 도움 없이 자체 엔진의 힘만으로 궤도에 오르려 했기 때문이었다. 최근의 퇴보를 비롯한 실패를 발판으로 항공우주 분야는 더욱 더 현실적이고 심도 있는 발전을 추구해야 할 것이다.
< 자료제공 : 대한민국 공군, 2003. 10. 10 >
