코리아 스페이스 포럼 2020 <2부> - 우주개발의 페러다임, 뉴스페이스 시대를 맞이하며

 

1부에 이어 바로 소개하고자 한다. 아래는 2부 주제 리스트다.

 

2부

 

- UAE 화성탐사 프로젝트는 국가를 어떻게 혁신하는가

- 실시간 지구를 스캔하다

- 대기업은 왜 스타트업과 함께 우주개발에 나서나

- 3D프린터와 무인공장이 생산하는 로켓 제조 시대가 온다

- 작고 경쟁력 있는 로켓 기업 만들기

- 대한민국의 우주산업화를 선도한다( 쎄트렉아이)

 

 

◈ UAE 화성탐사 프로젝트는 국가를 어떻게 혁신하는가  -  Omran Sharaf 아랍에미레이트 화성 계획 담당자

 

UAE 탐사 스토리는 16년에 한국의 한 기업과 파트너쉽을 맺으며 시작됐다. 이 파트너는 우주선을 생산하고 도움을 주는데 그치지않고, 역량과 경험을 같이 구축하고 공유하는 멋진 파트너였다. 바로 한국의 쎄트렉아이다.

 

2006년 두바이 셋1 프로젝트를 통해 한국과 인연이 맺어졌다. 두바이 셋1은 두바이의 첫 지구관측위성으로 2.5m의 해상도를 갖추었으며 쎄트렉아이와 공동으로 개발하였고 UAE의 참여도는 30%정도였다. 쎄트렉아이로부터 가이드를 제공받고 지도를 받은 셈이다.

 

2020.11.15 중견만리에 소개 된 쎄트렉아이, 화면에 두바이셋 1이 보인다.

출처: KBS 기술강국프로젝트-중견만리

 

이후 두바이 셋2 프로젝트도 같이 착수하였으며 마찬가지로 지구관측위성이었다. 하지만 이 위성은 훨씬 개선된 역량과 1m 해상도를 갖추고 있다.  이 때는 더 이상 지도를 받지 않고 공동개발 및 공동협약을 하며 UAE의 기여도가 50%로 증가했다. 한국은 기술적인 역량뿐 아니라 전략과 정책을 수립해서 첨단과학기술섹터를 구축하는데 도움을 준 최고의 UAE 파트너다. 올해 발사한 화성 탐사선도 계획을 수립하고나서 처음으로 연락을 취한 곳이 한국의 파트너로 많은 자문을 구했다. 올해 9월에 쏘아올린 UAE가 발사한 화성 궤도선 아말은 2021년 2월 화성 궤도에 진입해 1년 동안 화성의 대기 데이터를 수집한다.

 

◈ 실시간 지구를 스캔하다  -  James Mason Planet 우주 시스템 부문 수석부사장

 

지리정보공간어플리케이션 부문에서 최근까지 기업에서 의사결정을 내릴 수 있는 좋은 정보가 마땅치 않다. 신뢰성 높은 의사결정은 좋은 데이터를 통해 나오기 마련이다. 하지만 필요한 정보, 제대로 된 주파수, 제대로 된 빈번한 데이터가 없었고 접근하기 어려워 가용할 수 없었다. 하지만 그 동안 지리정보공간분야에서 많은 변화가 있었다.

 

1. Agile이 항공우주에도 적용되어 짧은 시간 내에 제조 및 발사가 가능한 저렴한 위성 개발할 수있도록 발전

2. 과거에는 데이터가 정부의 비공개로 갖고 있었다면 현재는 많이 공개가 되고 있다.

3. 클라우드 기반 플랫폼이 증가함에 따라 데이터에 접근성이 높아지고 있다.

 

*Agile은 작업 계획을 짧은 단위로 세우고 시제품을 만들어 나가는 사이클을 반복함으로써 고객의 요구 변화에 유연하고도 신속하게 대응하는 개발 방법론. 과거 항공우주 개발 기법은 지나치게 계획과 절차에 의존하여 시간 및 비용 낭비가 컸다.

 

지구관측 위성 활용

 

현재 Planet은 150개의 지구관측 위성이 쏘아 올려졌고, 21개의 대형인공위성을 가지고 있다.

 

◈ 대기업은 왜 스타트업과 함께 우주개발에 나서나  -   Dina Hyde 레이시언 우주전략담당

 

스타트업과 협력하면 좋은 점은 스피드와 협업으로 요약된다. 대기업일수록 조직적인 문화로 시간이 필요하지만, 스타트업들은 작은 팀을 꾸려 한 사람이 여러 업무를 맡으며 시간이 적게 들기 때문이다. 또한, 스타트업은 전혀 새로운 솔루션을 제공함으로써 스타트업과의 협업을 통해 서로의 보완적인 강점을 극대화 할 수 있다.

 

상업우주와 국방우주와의 혁신을 통합하는 것은 어려움을 수반한다. 그러나 지난 몇 년간 발사비용이 획기적으로 감소하면서 경제적 장벽이 많이 무너져 내렸고, 그 결과 상호우주혁신이 가속화 되었다. 우주스타트업의 민첩성을 통해서 정부와 관련기관에 필요 서비스를 기한에 맞춰 제공함으로써 협력을 이루어가고 있다. 

 

좋은 주제로 보였지만 크게 눈에 띄는 내용이 없어 몇 줄로 요약되는 아쉬움이 남는다.

 

 

◈ 3D프린터와 무인공장이 생산하는 로켓 제조 시대가 온다  -  Josh Brost Relativity Space 비즈니스부문 부사장

 

내년에 완전히 3D 프린트로 만든 로켓 '테란1'을 발사할 예정이다.

1250kg 페이로드, 발사당 1천2백만 달러, 생산하기도 빠르고 생산 자체가 쉽다. 그렇기 때문에 로켓을 빠르게 개선할 수 있다.

 

로켓 '테란 1' 스펙

왜 3D프린터를 시작했는가 하면 전통적인 항공우주 시장에선 굉장히 넓은 공장을 요구한다. 공장 하나를 구축하기 힘들고 한 개의 제품을 반복적으로 생산하기도 어렵다. 이런 이유로 시작하기 어려운 사업이 항공우주사업이다.

 

지난 50년간 제조에 있어 걸리는 개발 시간

지난 50년간 어떠한 혁신이 있었는지 살펴보자.

자동차의 경우 60개월에서 15개월로 제품을 만드는데 생산시간이 단축되었다. 하지만 항공우주의 경우 60개월에서 180개월로 오히려 늘었다. 이는 새로운 시스템이 더 복잡해지기 때문에 추가할수록 시간이 오래 걸리기 때문이다.

 

다음은 전통항공우주 공장과 3D 항공우주공장을 살펴보자.

 

기존 항공우주 공장과 3D공장

확장가능한 자율성 3D프린터를 적용하여 필요하던 수십만 개의 부품이 천개 이하로 줄었고, 작업시간을 수 개월로 줄이고, 이전 로켓보다 개선된 성능을 보일 수 있다.

 

Q1. 어떻게 하여 3d 프린팅을 로켓에 적용한다는 혁신적인 생각을 했나?

 

이 아이디어는 공동 창업자로부터 나왔다. 블루진, 스페이스X에서 근무한 경험이 있는 사람이었다. 당시에는 엔진을 생각했다. 궁극적으로 좀 더 큰 로켓에 적용해보도록 했고, 커져도 괜찮다는 것을 알게 되었다. 회사에서도 다른 프틴링을 할 수 있는지 살펴보기 시작했고 100ft높이까지도 가능하다는 것을 알게되었다. 그 후 점점 더 큰 부품과 발사체를 만들기 시작했고 그 결과가 로켓이 되었다.

 

Q2. 한국기업과 협력을 하는 경우가 있나?

 

아직까지는 없지만 한국 회사와 발사체를 제공하는 것에 대해서 논의를 한 적이 있다.

지금까지 제품이 어떻게 3D 공장에 적용될 수 있는지 이해를 구하는 적은 있었으나 아직까지 추진되고 있지 않아 언급하기 어렵다.

 

4차산업혁명의 대표적인 기술 중 하나인 3D프린트를 항공우주에 적용한 것인데, 사실 소형 부품 정도는 가능하다고 알고 있었고 앞으로 대형 부품 및 생산품을 만들 거라 지제 짐작은 하고 있었다. 하지만 로켓처럼 초대형 물체를 제작하기에는 시기상조라는 생각이 아닐까 생각해본다. 항공우주산업은 최첨단 기술의 집약체라 불리는 분야인만큼 높은 수준의 기술을 요구한다. 내년에 3D 프린트 로켓을 발사한다고 하니, 성공적으로 임무 수행까지 하는지 지켜보고 가능성을 판단하는게 어떨까하는 의견이다. 만약 성공적인 생산이 가능하다면 짧은 시간 내 대량생산이 가능해짐으로써 발사체 재사용과 더불어 로켓의 단가 및 발사 비용이 획기적으로 낮추는 방법이 될 것이다.

 

◈ 작고 경쟁력 있는 로켓 기업 만들기  -  Tom Markusic 파이어 플라이 CEO

 

지금보다는 미래 지향적인 관점으로 장기적인 발사체 비전에 대해 이야기 하고자 한다. 

우주로 나가기 위해서는 매우 높은 추력이 요구되는데 이는 비효율적이다. 그래서 파이어 플라이는 소형 발사체를 이용해 우주로 나가 효율적인 장비를 통해서 우주로 나아가려한다.

 

보통 대형발사체가 목표궤도까지 가서 페이로드를 떼어내는 것으로 발사체의 임무가 끝이 난다.

그 후 대형 발사체는 해당 궤도에서 수십 년동안 궤도를 돌거나 특별한 시스템을 통해서 귀환시켜야 되는데, 이는 매우 비싸고 비효율적이다. 이 모든 것을 최적화하고자 알파발사체(저비용의 소모성 발사체)+ 궤도간 수송기를 개발하고 있다. 궁극적으로는 알파발사체를 소모성이 아닌 재사용 가능한 발사체인 플랫폼으로 대체하게 될 것이다.

 

알파발사체+ 궤도간 수송기의 임무수행 순서

1. 알파가 페이로드를 최소궤도에 올릴 것이다.

2. 대기 중인 궤도간 수송기가 페이로드를 도킹해서 더 높은 고도로 올라간다.

3. 알파는 낮은 궤도에 있어 중력을 받으며 점점 내려오게 된다. 이때 대기마찰로 인해 타 버려 잔해물을 남기지 않는다.

4. 수송기는 페이로드를 고궤도에 올려놓고, 최소궤도로 내려와 다음 발사체를 기다린다.

5. 궁극적으로는 발사체 또한 재사용 가능하게 만들어 발사체와 수송기 둘 다 재사용 할 것이다.

 

위는 발사과정의 도식화였고, 다음 설명하는 파트가 가장 중요한 부분이다.

바로 고도 및 페이로드 중량 대비 알파발사체와 궤도 수송기의 성능비교다.

 

고도 및 페이로드 중량 대비 알파발사체와 궤도 수송기의 성능비교

알파를 단독으로 사용했을 때는 1000Kkg까지의 페이로드를 저궤도까지 올릴 수 있으나 고도가 높을수록 중량이 낮아진다. 그런데 수송기와 함께 사용하면 페이로드가 높아진다. 특히, 연료가 완전 충전된 알파와 수송기를 사용했을 때는 1000kg의 페이로드를 중궤도까지 이끌 수 있음을 볼 수있다.

결과적으로 알파는 소형발사체지만 대형발사체만큼의 성능을 보일 수 있다는 것이다.

앞으로는 성능이 뛰어난 소형 및 중형 발사체의 개발로 대형 발사체의 개발 추세가 적어질 수 있다고 생각한다.

 

다음은 비용관련 그래프다.

 

알파 발사체와 수송기를 함께 이용했을 때 개선된 발사 비용 그래프

알파 발사체만 사용했을 때 1000km 올라가는데 $3만이 필요하다.

하지만 수송기를 함께 사용하면 절반 가까이 줄어드는 것을 확인할 수 있는데, 여기서 발사체를 재사용하게 된다면 스페이스X 펠컨 9의 kg당 비용만큼 낮출 수 있다.

즉, 재사용 가능한 소형 로켓의 가능성을 말할 수 있는 것이다.

 

 

Q1. 앞으로 어떤 계획이 있는지 한국과 협력하고 있는지?

 

좋은 미국 대기업이 되는 것이다. 한국과의 기업과도 몇 년간 대화를 해보았지만 보안이라 언급하기 어렵다. 다만, 양국 간의 재미난 프로젝트가 있다는 것을 말하고 싶다.

 

 

◈ 대한민국의 우주산업화를 선도한다  -  김이을 쎄트렉아이 대표이사

 

1999년 5월 발사한 소형지구관측 위성 우리별(kitsat-3)을 계기로 소형위성이 상업적 가치 뿐 아니라 다목적으로 사용될 것이라 생각하며 회사를 설립하였다. 21년 동안 국내 포함해서 30개의 사업에 참여하였고, 해외같은 경우 현재까지 5개의 위성시스템, 5개의 지구 관측탑재체 개발했으며. 현재는 2개의 위성 시스템(인공위성을 말해)과 1개의 지구관측탑제체 개발 중이다. 소형위성의 상업적 가치에 대한 가능성을 예로 deimos-2 위성을 보면 2014년 발사되어 아직도 상용지구관측영상시장에서 활발하게 사용 중에 있다.

 

쎄트렉아이는 대한민국을 대표하는 우주기업이다. 최근에는 위성 제조를 떠나서 영상을 공급하고 영상에서 부가적인 분석 서비스 토털 서비스를 제공하는 사업을 추진하고 있으며 인공지능(AI)과 결합한 새로운 신산업 분야 발굴도 모색하고 있다. 현재는 정부의 소형지구관측위성군사업을 진행 중에 있으며 2024년에 첫 발사되어 이후에는 10기의 위성이 추가로 발사되어 활용될 예정이다.

 

쎄트렉아이가 그간 수출한 위성 시스템

아래 자료화면을 보면 2009년부터 생겨난 1000여 개의 우주스타트업 중 48퍼센트가 미국, 27퍼센트가 중국인 것을 볼 수 있다. 뉴스페이스 시대를 맞이했지만 아직까지 대한민국의 우주산업에 대한 관심은 적으며 적극적인 투자와 함께 할 일이 많다는 것을 알려준다.

 

지난 10년간 1000여개의 우주스타트업 중 미국, 중국이 80%를 차지

 그리고 김이을 대표는 뉴스페이스는 민간이 아닌 민관주도라 보는 것이 적합하다고 밝혔다. 우주개발에 하는데 있어 정부의 협력을 몸소 체험했기 때문에 공공기관의 역할이 매우 중요하다는 것을 말하고 싶은 것이다.

스페이스X도 처음에는 정부의 지원을 받으며 성장해왔다. 스페이스X는 2002년 창업 이후 처음 10년간 10억 달러를 벌어들였는데 미국항공우주국(NASA)이 절반을 책임졌다. 현재 스페이스X는 미 정부와26억 달러(3조 2000억 원) 규모의 계약을 맺으며 ‘상업 승무원 프로그램’을 추진하고 있으며 지난해 20억 달러(약 2조 3200억 원)의 영업이익을 내는 거대기업으로 성장했다. 

현재 전세계에서 가장 주목받고 있는 민간 우주기업인 스페이스X도 정부의 적극적인 지원없이는 이러한 성과를 이루어내지 못했을 것이다.

 

 

 

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코리아 스페이스 포럼 2020 <1부>- 우주개발의 페러다임, 뉴스페이스 시대를 맞이하며