[딜사이트 김진욱 기자, 이승연 인턴기자] 한국형발사체 누리호가 7일 다섯 번째 비행에도 성공하면서 국내 우주발사체 산업이 기술 자립을 넘어 민간 중심의 반복 생산·운용 단계로 접어들고 있다.

지난 2009년 첫 나로호 발사 당시 한국은 러시아가 만든 1단 로켓에 의존했다. 이후 누리호를 통해 설계부터 제작·시험·발사운용까지 독자적으로 수행할 수 있는 기술을 확보했고, 현재는 정부 연구기관이 축적한 기술과 운용 경험을 민간으로 이전하는 단계에 들어섰다.

이번 5차 발사는 이런 변화가 제작을 넘어 실제 발사운용과 다중위성 수송으로 확대됐다는 점에서 의미가 있다.

누리호는 이날 낮 12시25분 전남 고흥 나로우주센터에서 발사돼 주탑재위성인 초소형군집위성 5기를 목표 궤도에 분리했다. 5호기에는 초소형군집위성 2~6호 5기와 큐브위성 10기 등 역대 가장 많은 15기의 위성이 실렸다.

◆ 러시아 로켓으로 시작한 나로호…발사체 산업 첫발

한국의 우주발사체 개발은 나로호(KSLV-I)를 거치면서 본격화됐다.

나로호는 100㎏급 인공위성을 저궤도에 투입하기 위해 개발된 2단형 발사체다. 170톤급 액체엔진을 사용하는 1단은 러시아가 개발했고, 7톤급 고체 킥모터를 사용하는 상단은 국내 기술로 만들었다.

당시 목표는 모든 기술을 처음부터 국산화하기보다 국제협력을 통해 발사체 설계와 제작·시험, 궤도 투입, 발사운용 경험을 확보하는 데 있었다.

나로호는 2009년 8월 첫 발사와 2010년 6월 두 번째 발사에서 목표 달성에 실패한 뒤 2013년 1월 30일 세 번째 도전에서 발사에 성공했다.

이 과정에서 발사체 조립과 시험, 발사운용 경험을 쌓았고 위성을 직접 쏘아 올릴 수 있는 나로우주센터도 구축했다.

나로호 개발에는 국내 150여개 산업체가 참여했다. 한국항공우주연구원 자료에 따르면 나로호 개발 과정에서 국내 발사체 기술 수준은 선진국 대비 46%에서 83%로 높아진 것으로 평가됐다. 이는 당시의 기술 수준 평가다.

◆ 남의 엔진서 우리 엔진으로…누리호가 만든 기술 자립

나로호에서 축적한 경험은 한국형발사체 누리호(KSLV-II) 개발로 이어졌다.

누리호는 설계부터 제작, 시험, 발사운용까지 전 과정을 국내 기술로 수행하기 위해 개발된 첫 발사체다.

1단에는 75톤급 액체엔진 4기를 묶어 300톤의 추력을 내도록 했고, 2단에는 75톤급 엔진 1기, 3단에는 7톤급 엔진 1기를 탑재했다. 이를 통해 1.5톤급 실용위성을 지상 600~800㎞ 저궤도에 투입할 수 있는 수송능력을 확보했다.

2018년 11월에는 75톤급 엔진 1기를 장착한 시험발사체를 쏘아 실제 비행 환경에서 엔진 성능을 검증했다.

완성된 누리호는 2021년 10월 첫 시험비행에서 목표 고도 700㎞까지 올라갔지만 3단 엔진이 계획보다 일찍 꺼지면서 위성모사체를 목표 궤도에 올리는 데 실패했다.

이듬해인 2022년 6월 2차 발사에서는 성능검증위성과 위성모사체를 목표 궤도에 투입하며 독자 개발 발사체의 첫 발사 성공을 기록했다.

2023년 5월 3차 발사에서는 차세대소형위성 2호와 큐브위성 7기를 실어 보내며 실용 위성을 운송하는 발사체 본연의 임무를 처음 수행했다.

나로호가 발사체를 개발하고 쏘는 경험을 쌓는 단계였다면 누리호 1~3차는 자체 기술로 실제 위성을 우주에 수송할 수 있다는 점을 검증하는 과정이었다.

◆ ‘우리가 만들 수 있나’에서 ‘민간이 반복해서 쏠 수 있나’로

기술 자립 이후 누리호의 목표는 다시 달라졌다. 반복 발사를 통한 신뢰성 확보와 민간 기술이전으로 확대됐다.

2022년 시작된 한국형발사체 고도화사업은 2027년까지 3~6차에 걸쳐 총 4차례 누리호를 반복 발사해 신뢰성을 높이고, 개발 과정에서 확보한 기술과 노하우를 민간기업으로 이전하는 사업이다.

변화는 지난해 4차 발사부터 본격화됐다.

3차까지 항우연이 누리호 제작을 주관했다면 4차부터는 민간 체계종합기업이 발사체 구성품 제작과 조립을 총괄했다. 정부 주도로 개발한 누리호 체계기술도 민간으로 이전되기 시작한 것이다.

5차에서는 민간의 역할이 제작에 이어 실제 발사운용으로 한 단계 더 넓어졌다.

발사통제센터(LCC) 22개 콘솔 가운데 20개에 체계종합기업 인력이 참여했고, 이 가운데 18개 콘솔을 민간 인력이 직접 운용했다.

발사 임무도 한층 복잡해졌다. 누리호 5호기는 동일 임무를 수행하는 초소형군집위성 5기를 순차적으로 궤도에 투입하는 국내 최초의 군집위성 발사 임무를 수행했다.

큐브위성을 포함하면 한 번에 우주로 운송한 위성은 총 15기에 달한다. 국내 발사체의 역할이 단순한 위성 투입을 넘어 여러 주탑재위성을 정해진 간격과 방향에 따라 순차적으로 배치하는 복합 수송 임무로 넓어지고 있는 셈이다.

◆ 6차 이후가 진짜 시험대…‘발사 성공’에서 ‘발사 산업’으로

누리호 고도화사업은 2027년 예정된 6차 발사까지 이어진다. 6차에는 초소형군집위성 7~11호 5기가 주탑재위성으로 실리고, 공모를 통해 선정된 큐브위성 6기를 비롯한 부탑재위성도 함께 발사될 예정이다. 이후에는 누리호를 얼마나 꾸준히 생산하고 발사할 수 있느냐가 산업화의 핵심 변수로 떠오른다.

누리호 개발과 발사에는 한화에어로스페이스와 HD현대중공업을 비롯한 약 300개 국내 기업이 참여하고 있다. 이들은 엔진·구조체·전자·제어장비부터 발사대 시스템까지 발사체 공급망을 구성하고 있다.

누리호 사업 참여 기업들은 6차 발사 이후 사업 공백이 생기면 전문인력과 시설·장비 유지가 어려워지고 축적한 기술과 노하우가 사장될 수 있다며 안정적인 후속 발사 물량 확보를 요구하고 있다.

정부도 후속 수요 확보에 나섰다. 2029년 이후 공공위성을 누리호로 발사하는 반복발사 일괄계약을 추진한다. 2027년도 정부 예산안에 ‘누리호 후속 발사지원’ 사업을 반영해 연 1회 이상 정례 발사 체계를 구축할 계획이다. 중장기적으로는 연 2~3회 이상 발사가 가능한 민간 주도 상용 발사 생태계로 전환한다는 목표다.