한국항공우주연구원

  “화성에서 은퇴하겠다” SpaceX社의 앨런 머스크 대표의 장기비전을 담은 한 마디 말에서 알 수 있듯이 SpaceX社는 이미 화성에서의 인류 거주에 대한 비전을 제시하고 있으며 블루오리진社 역시 그와 같은 가능성을 더욱 현실화 시켜나가는 성과를 보이고 있다. 블루오리진의 Jeff Bezos는 우주공간에서 수 백 만명이 일하고 거주는 세상을 만드는 것이 그의 목표라고 말한 바 있다. 그러나 이를 달성하기 위해서는 짧게는 몇 십 년에서 길게는 한 세기가 걸릴지도 모른다고 말하고 있다. 본 考에서는 이와 같이 우주공간에서의 인간거주에 대한 ULA의 ‘CisLunar-1000’ 비전에 대해 소개하고자 하여(space news誌 기획기사) 우주동향 파악에 참조가 되고자 한다.

  미국의 보잉과 록히드 마틴의 합작회사인 ULA(United Launch Alliance)는 미국 정부의 위성 발사의 신뢰성을 높이는데 많은 노력을 기울여 왔다. 그러나 최근 이러한 발사시장에서 새로운 변화의 바람이 일기 시작하였는데 그 핵심에는 바로 인간이 있다. 최근 몇 달 동안 미국의 ULA는 이른바 ‘CisLinar-1000’이라는 장기 비전을 수립, 발전시켜 나가고 있다.

< CisLunar-1000의 로드맵> 첨부파일 참고

< CisLunar-1000의 로드맵 (계속) > 첨부파일 참고

  그 기본적 계획은 향후 30년 안에 달과 지구사이의 우주 공간에 1,000명의 인류가 활동을 하는 공간으로 만들어 가겠다는 것이다. 5년 후 20명, 15년 후에는 300명이, 30년 후에는 1,000명의 인류가 우주공간에서 활동을 하게끔 한다는 것이다. 이 계획의 핵심 성공 관건은 바로 발사비용을 낮추는 것인데 그러기 위해서는 달 또는 다른 천체의 자원을 이용해야 한다고 생각하고 있다.
  그간 발사비용을 위해 많은 연구개발을 추진하여 해를 거듭 할수록 발사비용은 낮아지고 있으나 획기적으로 발사비용을 낮추는 성과는 내지 못하고 있다. 그에 대한 노력의 시작을 ULA는 Vulcan 로켓으로 시도하려 하고 있다. 낮은 발사비용은 상용우주정거장의 개발과 인류의 우주공간 거주에 도움을 줄 수 있기 때문이다. 이번 CisLunar-1000의 핵심 요소는 이른바, ACES(Advanced Cryogenic Evolved Stage)로 현재의 Atlas 5의 상단인 센타우루스를 이용하여 보다 많은 성과를 낼 수 있을 것으로 기대하고 있는데 그 주요 사항은 바로 재급유시스템이다. 이를 통해 지구와 달 사이와 다른 우주공간을 이동하는 우주여행을 가능케 할 수 있다는 것이다. 그 해법의 요체가 바로 추진제인데, 액체산소와 수소를 달, 정확히 달의 극지방에 존재 한다고 보는 물을 이용하여 얻고 이를 재급유하여 우주공간 이동하겠다는 것이다. 이러한 생각의 기본바탕에는 액화산소와 수소라는 연료조합의 이용이 자리 잡고 있다. 이러한 계획을 추진하기 위해 ACES라는 새로운 발사체와 ‘Xeus’라 불리우는 착륙선 개념의 우주선을 통해 추진하려고 하고 있다.
  ‘Xeus’는 연료와 탑재물을 달에서부터 달과 지구사이의 라그랑지 포인트 1까지 운반하고 이를 ACES에 전달하면 많은 양의 연료를 지구에서부터 가져오지 않아도 된다는 것이다. 이 같은 개념은 전체 우주운송시스템에 큰 변화를 가져올 것으로 ULA측은 기대하고 있다. 또한 이것은 달에서 다른 자원을 채굴하는 등의 새로운 시장을 가져다 줄 수 있을 것이라고 말하고 있다.
  이를 다시 정리하면, 달에서 연료나 다른 천연 자원을 추출, 라그랑지 1포인트로 이동하여 재급유하여 지구정지궤도 등으로 이동한다는 것이다. 우주에서 에너지를 얻어 이동하는 이른바, 자급경제식 우주개발을 하겠다는 논리다.
그러한 연장선상에서 태양전지 위성은 ULA의 30년 비전 명기되어 있는데, 1,000 명의 인류가 우주공간에 거주하고 식물을 생산하게 되면, 우주산업의 규모의 경제가 2.7조 달러로 현재의 10배가 넘는 규모로 성장할 것이라는 것이다. 이러한 수치는 대략적으로 계산된 수치로 지난 4월 미국 피닉스에서 개최된 ‘The space Acess 16’ 회의에서 “브레인스토밍”을 거쳐 도출된 수치이다. 이는 개념적인 수치이지 기술적 뒷받침에 근거하고 있지는 못하다고 밝히고 있지만 미래의 규모를 가늠하는데 참조가 될 수 있을 것이다.
  ACES의 핵심 시스템중 하나는 바로 통합된 발사체의 유체(IVF: Integrated Vehicle Fluids)인데 이는 헬륨과 하이드로진과 같은 다른 소모성 연료의 사용을 피하는 것이다. IVF에 대한 개발은 지금까지 순조롭게 진행되어 오고 있다고 ULA의 한 엔지니어는 동 회의에서 발표하기도 하였다.
  그러나 IVF와 같은 기술이 이전에 없었던 새로운 개념의 기술은 아니며 과거에도 있었던 개념이다.

< ACES 개념도 > 첨부파일 참고
  ‘CisLunar-1000’는 장기계획으로 기존 ULA의 전통적 위성발사 임무에 적용되는 기술을 개발하는 개념이 아니라, 개발을 통해 새로운 시장을 형성할 수도 있는 계획인 것이다. 따라서 동 계획을 통해 개발되는 것은 기존 개발임무에 적용될 수도 있으며 더 나아가 새로운 시장을 열어가는 기술로 작용할 수 있다는 것이 ULA측의 주장이다. 지금 세계는 수많은 도전을 받고 있으며 인류 새로운 삶을 지원하고 그에 따른 전략을 요구하고 있다고 ULA는 말하고 있다. 그것을 추진하기 위한 전략의 하나가 ‘CisLunar-1000’인 것이다.   

■ 참조 ■
ULA: Lockheed Martin Space System과 Boeing Defense, Space & Security의 합작회사로 2006년 12월 설립. 美 콜로라도에 본사가 있으며 직원은 약 3,400명으로 Atlas V, Delta II, Delta IV 발사체를 개발, 국방부와 NASA에 공급. SpaceX社가 미공군에 GPS 위성발사계약을 획득하기 전까지 독점적으로 미 정부계약을 수행 

Vulcan(Rocket), Centaur, ACES : 미국은 우크라이나 사태의 국제정치적 영향으로 그간 사용해온 러시아의 RD-180 엔진을 대체한 엔진과 발사체 개발을 고민하던 중 ULA와 블루오리진의 BE-4 엔진과 이를 사용한 Vulcan 발사체를 개발하게 되었으며 그 2단이 바로 Centaur와 ACES임.
※ Vulcan: 부분 재사용 2단 발사체, BE-4엔진 (2019 발사 예정)
   Centaur: 액화수소와 산소를 사용하는 Vulcan의 2단
   ACES: 액화수소와 산소를 사용하는 Vulcan의 2단 (2020년대 발사예정)  
 

※ 이 글은 아래 자료를 참조하여 작성하였습니다.
1. www.spacenews.com (2016.5.23일자 간행물)
2. www.ULA.com
3. Wikipedia 자료