달 착륙부터 심우주 탐사까지…韓 우주 개척 본격화

한국의 달 탐사 상상도. ⓒ한국항공우주연구원

우리나라의 자체 달 탐사와 향후 화성을 비롯한 심우주 탐사 추진에 청신호가 켜졌다. 달 탐사선 다누리에 이어 월면에 직접 도달할 달 착륙선의 개발이 본격적으로 시작된다. 정부는 2030년대 초 달에 도달하고, 2045년 화성에 태극기를 꽂는 것을 목표로 하고 있다.

20일 과학기술정보통신부에 따르면 최근 개최된 2023년 제12회 국가연구개발사업평가 총괄위원회에서 '달 탐사 2단계(달 착륙선 개발) 사업' 시행이 최종 확정됐다.

달 탐사 2단계 사업은 지난해 10월 국가 R&D(연구개발) 예타 대상사업으로 선정된 지 1년 만에 개발 시행을 최종 확정지었다. 이 사업은 달 탐사를 목적으로 착륙 예상지 주변의 장애물(월면석, 급경사 등)의 탐지·회피 및 정밀 연착륙을 자율 수행하는 1.8톤급 달 착륙선을 독자 개발하는 것이 골자다.

사업 기간은 2024~2033년, 총사업비는 약 5303억4000만원이다. 예타 신청 당시에는 사업기간 2024~2032년, 총사업비 약 6285억7000만원이었으나 사업기간은 1년 늘고 사업비는 약 1000억원 줄었다.

이같은 예산 감축은 이번 예타 과정에서 일부 사업 내용이 포함되지 않았기 때문이다. 과기정통부에 따르면 이번 예타에서 인정된 것은 달 착륙선 '본체'만이고, 본체에 실릴 탑재체에 대한 내역은 포함되지 않았다. 탑재체에 대한 과학기술계에 대한 의견이 충분히 반영되지 않았다는 판단에서다.

지난해 8월 5일 발사돼 12월 17일 달에 도착한 다누리는 달 상공 100㎞±30㎞의 임무궤도를 돌며 달을 관찰하고 있다. 145일, 594만㎞의 항행 끝에 완벽하게 달에 도착했으나 달을 직접 밟지는 못했다.

이달 착륙선 개발 과정에서는 우주 탐사선의 심장인 추진시스템과 연착륙을 위한 핵심기술(장애물 탐지 및 회피 기술, 항법시스템 등) 등을 국산화해 진정한 의미의 독자적 달 탐사 역량을 확보할 계획이다. 첫 시도 성공 확률이 낮은 달 착륙의 성공 확률을 높이기 위해 착륙 성능 시험설비 등 다양한 시험설비를 구축해 지상에서 충분한 시험과 검증을 거치게 된다.

과기정통부는 달 착륙선 탑재체에 대한 우주탐사 로드맵 등을 추가로 마련해 과기계의 의견을 듣고, 달 착륙 이후 월면에서 수행할 과학기술임무를 확정하기로 했다. 이를 기반으로 달 착륙선 탑재체의 공모를 추진하고, 2025년 초까지 탑재체를 선정해 별도 사업으로 탑재체 개발에 나선다는 계획이다.

달 착륙선은 지난해 예타를 통과해 개발 중인 '차세대 발사체'를 통해 2032년에 발사될 계획이다. 정부는 지난 5월 누리호 3차 발사 성공에 이어 누리호를 3번 더 발사하고, 더 진화한 차세대 발사체 개발을 추진하고 있다. 2032년까지 약 2조132억원을 들여 누리호 성능 3배 이상의 로켓을 만든다는 계획이다.

누리호가 고도 200㎞의 지구저궤도(LEO), 고도 500㎞의 태양동기궤도(SSO), 고도 700㎞의 태양동기궤도에 투입할 수 있는 탑재체 중량이 각각 3.3톤, 2.2톤, 1.9톤 수준에 그쳤다면, 차세대 발사체는 같은 고도에 10톤, 7톤, 6.1톤을 쏘아올릴 수 있다.

차세대 발사체는 ▲2030년 1차 발사 달 궤도 투입 성능검증위성 ▲2031년 2차 발사 달 착륙선(프로토 모델) ▲2032년 3차 발사 달 착륙선 최종모델 등에 활용될 예정이다.

현재 달 착륙에 성공한 국가는 미국, 러시아, 중국, 인도 4개국이다. 그 뒤를 이어 일본이 5번째 달 착륙 국가를 목표로 지난달 발사한 달 착륙선 '슬림(SLIM)'이 달을 향하고 있다. 슬림의 달 착륙 예정 시기는 2024년 1~2월께다. 사업이 계획대로 추진될 경우 우리나라는 6~7번째 달 착륙국으로 이름을 올릴 수 있다.

이처럼 독자적인 달 착륙 사업을 성공한다면 그 후에는 화성을 비롯한 심우주 탐사에 도전하게 된다. 2030년대 우주 무인수송으로 시작해 2045년까지는 유인수송 능력을 확보하는 것이 핵심이다.

국가 우주개발의 중장기 목표와 방향을 설정하는 최상위 법정계획인 우주개발진흥기본계획은 2045년 화성 착륙을 장기 전략 목표로 설정하고 있다. 이를 위해 지난 4월 과기정통부와 미 항공우주국(NASA)이 '우주탐사 협력을 위한 공동의향서'에 서명하는 등 달 기지 구축, 심우주 탐사를 위한 국제 협력도 강화해나가고 있다.