1300억 로켓 폭발했는데 머스크가 웃는 이유

[아무튼, 주말]
[안형준 ‘안녕, 우주’]

지난 20일 미 텍사스 보카치카에서 스페이스X의 우주 로켓 ‘스타십’이 발사되는 모습. 발사 4분 만에 폭발해 실패로 끝났지만 일론 머스크는 “실패로 많이 배웠다”고 했다. /로이터 연합뉴스

지난 20일, 세계의 이목이 일론 머스크가 이끄는 미국 우주탐사 업체 스페이스X에 쏠렸다. 인류 역사상 가장 큰 로켓인 ‘스타십’의 첫 비행 시험 발사가 시작됐다. 높이만 120m에 이르는 스타십에는 약 5000톤의 액체 산소와 메탄 추진제가 실렸다. 로켓 점화 이후 육중한 몸을 일으켜 지상 발사대를 벗어나는 데 10여 초가 걸렸다. 스타십은 지구 위 235km의 준궤도 고도까지 비행할 계획이었다. 하지만 로켓은 발사 4분 만에 1단부와 2단부 분리에 실패하면서 휘청거리다가 공중에서 폭발했다. 스타십 1대 발사에 드는 비용은 1억달러(약 1300억원) 수준이다.

스타십 로켓 1단의 33개 엔진 중 3개가 이륙할 때 점화가 되지 않은 상태였다. 발사 2분 후 3개의 엔진이 추가로 꺼졌다. 40km에 조금 못 미치는 최고 고도에 도달했을 때 6개의 엔진이 꺼진 상태에서 비행했다. 이런 장면이 고스란히 실시간 영상에 담겨 세계에 송출됐다.

그런데 로켓 폭발 순간 스페이스X 상황실은 아쉬워하거나 실망하기는커녕 크게 환호하며 기뻐하는 모습이었다. 머스크 역시 아무렇지 않은 듯 입술을 씰룩거리며 여유 있는 미소를 보였다. 그는 스타십 시험 발사에 대해 “성공적인 실패”라고 자평했다. 무슨 의미일까.

우주발사체 또는 로켓을 개발하는 일은 재료과학, 제조, 공기역학, 로켓추진 등 다양한 분야의 전문 지식을 필요로 하는 가장 도전적인 공학 프로젝트다. 우주 발사체가 이륙하는 동안 일어나는 대규모 폭발을 안정적으로 제어해야 하고, 지구 중력을 이겨내고 궤도에 오르는 데까지 높은 속도와 온도를 견뎌야 한다. 이 모든 과정을 원격으로 제어해야 한다.

이를 위해 이론을 바탕으로 한 개념 설계부터 컴퓨터 시뮬레이션, 제작, 시험을 반복하는 복잡한 과정을 거친다. 설계 단계에서 엔지니어는 이론 모델과 컴퓨터 시뮬레이션을 사용해 이륙, 궤도 및 재진입 같은 다양한 조건에서 로켓의 작동을 예측한다. 최고 성능의 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하더라도 사전에 예측하거나 검증할 수 없는 돌발 상황은 발생할 수 있다.

로켓 개발에서 실패가 언제나 용인되는 것은 아니다. 실패의 수용 여부는 임무 목표, 비용, 위험 수준, 기술적 복잡성과 대중의 인식 등 다양한 요인으로 달라진다. 임무가 인간의 생명이 관련된 경우 개발 실패의 타격은 더 크다. 브라질의 로켓 개발이 대표적인 사례. 브라질은 지난 1961년 우주국(AEB)을 창설하고 VLS(위성 발사체) 로켓 개발을 추진했다. 하지만 2003년 VLS 로켓이 발사대에서 폭발하는 사고로 21명이 사망했다. 이 사고에 대한 조사와 개선 작업이 장기간에 걸쳐 이루어졌지만 결국 2016년 VLS 프로그램은 취소되었고, 자체 위성을 궤도에 올릴 수 있는 첫 라틴아메리카 국가가 되기 위한 계획도 차질을 겪었다.

로켓 개발에서 실패가 인간의 생명과 관련된 경우 위험을 감수하고 개발을 이어나가기는 쉽지 않다. 우주 개발 사업에 대한 정부 당국의 규제도 엄격해질 수밖에 없다. 미국은 수많은 설계 변경과 시행착오를 거치면서 30년 동안 유인 우주왕복선을 발사했다. 하지만 1986년과 2003년 두 차례 폭발 사고로 14명이 사망한 이후 막대한 시스템 운영 비용을 감당하지 못하고 2011년 우주왕복선 발사를 중단했다.

우주 개발자들은 개발 기한을 준수하고, 예산 범위 내에서 개발을 진행해야 한다는 압박감에 노출된다는 점에 주목해야 한다. 위험이 따르는 연구를 회피하거나 실패를 받아들이지 않아 혁신을 저해하는 요소로 이어질 수 있다. 반면 스페이스X는 우주 개발에서 필연적으로 발생할 실패도 영리하게 활용했다. 로켓 개발 과정에서 발생하는 실패를 ‘성공적인 실패’가 되게 하기 위해 실패의 피해가 심각하지 않을 정도로 발사 시험 단계를 나누고, 중요한 데이터를 수집하고 이를 시스템 개선에 빠르게 반영해 혁신을 지속하고 있다.

스페이스X는 ‘빠르게 실패하지만 더 빨리 배우는’ 방식으로 로켓을 개발했다. 미항공우주국(NASA)과 달, 화성 유인 탐사선 개발 계약을 한 스페이스X는 회사가 감당할 정도의 위험 수준에서 초기 실패를 예상하고, 로켓이 제대로 작동할 때까지 실패할 비용도 개발 예산에 포함시켜 뒀다. 이번 실패와 관계없이 비행할 준비가 된 스타십 로켓을 이미 3개 더 만들어 추가 실패의 여력을 마련해 둔 것이다.

로켓의 개발에서 실패에 대한 수용 여부는 개발자가 실수로부터 배우고 지속적으로 설계를 개선하려는 의지에 달려 있다. ‘실패에서 배운다’는 말이 실패에 대한 책임을 회피하려는 변명이 되지 않기 위해서는 우주 개발과 같은 복잡하고 도전적인 노력에서 실패는 불가피하다는 사실을 인식하고 실제로 증명해 내야 한다.

머스크가 세계에 실시간으로 발사 실패 과정을 생중계하고 로켓 공중 폭발에도 여유 있는 모습을 보인 것도 이러한 방식으로 로켓을 개발해 이미 세계 발사체 시장을 석권하고 있기 때문이다. 국제 우주정거장으로 화물을 나르던 로켓 팰컨에 이어 스타십도 결국 성공할 것이라는 자신감의 표현일 것이다. 실패는 비용이 많이 들고 부정적인 결과를 초래할 수 있지만 실패에 대한 두려움으로 혁신을 방해하지 않는 것이 더 중요하다.