15km 상공서 쏘고, 연료없이 원심력으로 튕겨내고.. 로켓 발사의 진화

[WEEKLY BIZ] '뉴 스페이스' 시대 여는 로켓 혁신

민간이 우주탐사를 주도하는 ‘뉴 스페이스’ 시대가 열리면서 로켓을 대기권 밖으로 쏘아 올리는 발사 기술 혁신에도 한층 속도가 붙고 있다.

포문을 연 것은 일론 머스크가 창업한 민간 우주 탐사기업 스페이스X다. 지난 2015년 추진 로켓 재사용에 성공하면서 발사 비용을 수십 분의 1 수준으로 줄였다. 하지만 경제성과 환경 오염은 여전히 극복해야 할 과제다. 스페이스X의 대표적인 재활용 로켓 팰컨9 로켓은 한 번 발사될 때 등유(케로신) 112톤을 쓴다. 이때 336톤의 이산화탄소가 배출되는데, 이는 자동차로 지구를 70바퀴 도는 수준이다.

영국의 억만장자 리처드 브랜슨이 세운 우주관광 기업 버진 갤럭틱과 미국의 스트라토런치 같은 기업은 고(高)고도 발사 방식을 들고 나왔다. 대형 항공기로 로켓 비행선을 성층권까지 실어 나른 뒤 상공에서 발사해 지상에서 쏘아 올릴 때보다 공기 저항을 덜 받고 항공기의 가속을 이용할 수 있다. 이 방식을 채택한 버진 갤럭틱의 유인 우주선 VSS유니티는 지난해 7월 민간인 4명을 태우고 지상 80㎞ 상공에 도달해 민간 우주여행 시대를 열기도 했다. 다만 승객 1명을 1마일(1.6㎞) 실어나르는 데 배출한 탄소량 기준으로 보면 대형 여객기의 최소 60배 이상이어서 이 방식 역시 환경 오염 논란에서 완전히 자유롭지는 못하다.

최근 가장 획기적으로 평가받는 기술은 2014년 설립된 미국의 우주항공 스타트업 스핀런치(SpinLaunch)가 개발 중인 원심력 발사 방식이다. 구글과 에어버스가 투자한 이 회사는 진공 상태인 대형 원심분리기(가속기) 안에 발사체를 넣은 뒤 고회전을 반복해 속도를 시속 8000㎞까지 끌어올려 상공으로 던지는 기술을 개발 중이다. 육상의 해머 던지기와 비슷한 원리다. 작년 10월 미국 뉴멕시코주(州)에 실증 설비를 갖추고 고도 100㎞까지 로켓을 쏘아 올리는 데 성공한 뒤 지금까지 10번의 발사를 완료했다. 연료를 전혀 태우지 않고도 로켓 발사에 성공한 것이다. 미국 항공우주국(NASA)과 계약을 맺고 올 연말 특별한 로켓 발사 시험도 선보일 예정이다. 상업 발사 성공 시점은 2024년으로 잡고 있다.

지난해 10월 미국 뉴멕시코주(州)에서 로켓 시험 발사에 성공한 미국 우주항공 스타트업 스핀런치 직원들이 발사대 앞에 모여 기념사진을 찍고 있다. /스핀런치

스핀런처는 “지구 중력을 이기는 데 필요한 1단 로켓 엔진과 연료가 필요 없기 때문에 연료 사용량은 4분의 1로, 발사 비용은 10분의 1로 줄어들 것”이라고 설명했다. 다만 가속기 내 회전 시 발생하는 중력가속도가 1만G에 달하기 때문에 사람은 탈 수 없고, 인공위성이나 화물 발사용 무인 로켓으로만 이용 가능하다.

친환경 엔진과 친환경 연료 개발도 활발하다. 아마존 창업자 제프 베이조스가 설립한 우주탐사기업 블루오리진은 액체 산소와 수소를 이용하는 친환경 로켓 엔진을 개발 중이다. 연소 시 물만 나오기 때문에 환경 오염 논란에서 자유롭다. 미국 스타트업 블루시프트, 영국 스타트업 스카이로라, 스코틀랜드 기업 오벡스 등은 케로신 대신 농업 폐기물이나 플라스틱 쓰레기를 활용해 만든 친환경 연료를 이용한 로켓 발사를 연구 중이다. 블루시프트는 지난 3월 고체 바이오 연료를 이용한 로켓 ‘스타더스트’ 엔진 연소시험에 처음 성공했다.

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