한국항공우주연구원

현재 미국을 중심으로 초대형(Heavy-lift) 발사체의 개발이 한창이다. NASA에 따르면, 초대형 발사체는 지구저궤도(LEO)상에 50,000~100,000 파운드의 탑재체나 화물을 운반할 수 있는 능력을 지닌 발사체를 의미하고, 크게 심우주 탐사 혹은 상업용 발사를 목적으로 SpaceX(Falcon 9 Heavy), ULA(Vulcan), Blue Origin(New Glenn), NASA(SLS; Space Launch System)에서 각각 초대형 발사체를 개발 중에 있다. 특히 이 중에서도 가장 큰 발사능력을 지닌 NASA의 SLS를 두고 미국의 한 칼럼에서 는 SLS의 필요성에 대해 의문을 제기한 바 있다. 지구저궤도에 150,000~290,000파운드를 운반할 수 있는 SLS가 심우주 탐사임무를 수행하기 위한 수단으로의 효율성에 문제를 삼은 것이다.

먼저, 비용적인 측면에서는 NASA의 SLS가 1회 발사에 들어가는 비용이 약 10억 달러(1조 1,200억원)로 SpaceX社의 Falcon Heavy 발사체가 지구저궤도상에 100,000파운드의 물체를 운반할 때 기준으로 90백만 달러로 발사서비스를 할 계획임을 감안할 때 최소 3배 이상 비싼 가격인 것이다. 또한 향후 30년간 SLS를 활용하여 유인 화성탐사 등의 심우주 탐사임무를 수행하기 위해 필요한 예산이 4,000억 달러(약 448조원)임을 연평균 133억 달러(약 14조 9,000억원)가 필요하다. 그러나 현재 NASA 전체 1년 예산이 190달러(21조 2,762억원)에 제한이 되고 있는 점을 감안할 때, 그리고 현재 미국 정부의 전반적인 재정상황과 예산의 증액 가능성을 고려하면 SLS을 활용한 심우주 탐사를 위한 비용소요가 현실적으로 납득할 만한 수준이 아닌 상황이다.

발사주기 관점에서도 SLS는 1년에 1회에서 최대 2회 발사가 가능할 것으로 예상되어 SpaceX나 ULA, Blue Origin에 비해 차기 발사까지 소요되는 기간이 길다. 따라서, 탐사임무수행을 위해 여러 회 발사가 필요한 경우 임무에 돌입하기 위해 준비 및 소요되는 시간도 길어지고, 비상상황에서 긴급하게 발사가 필요할 경우 대응력이 떨어져 임무 전체에 영향을 줄 수도 있다. 탑재체의 무게 관점에서도 심우주 유인 탐사를 위해서는 달궤도상에 중간 기지를 구축해야 하며, 생명유지 장치를 비롯한 상당히 다양하고 무거운 화물과 이들 전체의 화물을​ 추진하기 위한 추진시스템으로 인해 아무리 290,000파운드를 탑재할 수 있는 SLS라고 하더라도 여러 회의 발사가 필연적이라는 것이다. 즉, 1회 발사에 많은 양의 탑재체를 탑재하여 추가 발사비용을 절약할 수 있다는 SLS의 장점이 크게 의미가 없게 된다. 아울러, 탑재체의 크기가 커서 SLS로 발사해야 하는 탑재체도 조사결과 없는 것으로 나타났다. 따라서 나눠서 발사가 불가능한 큰 탑재체를 발사해야 하는 경우 SLS가 유일한 대안이 될 수 있지만, 현재는 Falcon Heavy나 New Glenn을 통해 발사해도 무방한 상황인 것이다.

물론 하나의 임무수행을 위해서 여러 회로 나누어 발사를 할수록 임무가 복잡해지고, 여러 발사 중 어느 하나만 실패를 해도 전체 임무에 영향을 줄 수 있기 때문에 발사능력이 떨어지기 때문에 비용이 저렴하고, 적시성이 확보되는 산업체들의 발사체를 활용한다고 문제가 없는 것은 아니다. 또한 여러 번 나누어 부분품이나 서브 시스템을 발사하여 우주에서 조립을 할 경우에도 사람이나 로봇이 필요하기 때문에 많은 비용과 시간이 소요된다는 한계점도 있다. 이에 따라 향후 SLS를 활용한 미국의 정부 주도 심우주 탐사는 안전성, 성공가능성, 효율성, 비용, 임무의 복잡성 등의 종합적 측면에서 NASA의 SLS를 이용한 방식의 한계가 미국 기업의 발사체를 이용한 방식의 이점보다 많은지 여부에 따라 향후 계획이 수정될 여지도 있는 것으로 판단이 되며, NASA에서도 향후 SLS를 이용한 심우주 탐사의 천문학적인 소요비용을 고려하여 퇴역하는 우주정거장을 활용하는 방안 등에 대해서도 고민 중인 것으로 밝혀졌다.

○ 참고자료
- https://www.theverge.com/2017/5/10/14886570/nasa-space-launch-system-rocket-ula-blue-origin-spacex​