[Technology] 올해 띄우는 4기의 위성 - 첫위성 발사 20년만에 우주강국으로 날다

올해는 우리나라 최초의 인공위성 우리별 1호(1992년)가 발사된 지 20주년이 되는 해다. 이를 기념하여 계획한 건 아니지만, 올해 우리는 가장 많은 인공위성을 우주로 내보낸다. 무려 4기를 쏘아 올릴 계획이며, 모두 발사에 성공하면 대한민국은 우주 강국으로 도약하는 한 해가 될 것이다.

지금까지 우주로 쏘아 올린 우리의 인공위성은 12기. 이 중 아직까지 돌고 있는 위성은 ‘아리랑 2호(2006년)’와 정지궤도위성 ‘천리안(2010년)’ 2기뿐이다.

나로호 10월에 3차 발사 도전올해 쏘아 올릴 4기의 인공위성 중 우리의 최고 관심사는 나로호다. 올 10월 전남 고흥 나로우주센터에서는 로켓 나로호가 마지막 기회의 3차 발사에 도전한다. 두 차례 발사 실패의 아픔을 딛고 ‘기필코 성공’이라는 목표를 향해 현재 철저히 준비 중이다.

무엇보다 성공 가능성을 키우기 위해 내부 설계가 일부 수정된다. 특히 지난 발사 때의 실패 원인인 페어링 시스템에서 페어링 분리에 사용되는 고전압 장치가 저전압 장치로 교체되고, 기폭장치도 고전압에서 저전압으로 바뀐다. 비행종단시스템에 사용했던 화약도 없앤다.

나로호에 실릴 위성 이름도 1, 2차 발사 때 사용한 ‘과학기술위성 2호’에서 ‘나로과학위성’으로 바뀐다. 물론 새롭게 제작된 위성이다. 임무도 변경된다. 마이크로파 라디오미터를 활용해 대기나 해양의 수증기 분포와 바람의 속도 등을 알아내는 것이 주 임무였던 과학기술위성 2호와 달리, 나로과학위성은 정상 궤도에 진입했는지를 확인하는 것이 첫째 임무다.

이 확인신호 여부에 따라 나로호 발사의 성공 여부가 판가름난다. 이로써 위성에 장착한 펨토초 레이저 발진기, 적외선 센서, 반작용 휠 등의 우주기술이 검증되는 셈이다. 또한 우주방사선량측정센서로 우주방사선 환경을 관측하는 임무도 겸한다.

나로호의 성공 요건에는 발사 시간도 상당히 중요하다. 올 10월의 3차 발사는 ‘하늘 문이 열리는 시간(Launch Window)’이라는 오후 3시 30분∼4시경에 이뤄진다. 그 이유는 가장 경제적 비행을 위해서다. 나로과학위성이 궤도에 진입한 뒤 태양을 정면으로 대응해 태양에너지를 이용할 수 있게 하려면 이때가 가장 좋다. 다른 시간대에 쏘면 태양의 정면을 향하지 못하고 지구 그림자 속으로 들어갈 수 있어 위성의 자체 배터리를 사용해야 하는 불상사가 일어난다. 긴 시간을 활동해야 하는데 위성의 막대한 에너지만을 쓸 수 없지 않은가.

올해 가장 먼저 우주로 날아오르는 위성은 아리랑 5호다. 3~4월경 러시아의 야스니 발사장에서 드네프르 로켓에 실려 발사되는 아리랑 5호에는 처음으로 영상레이더가 탑재된다. 아리랑 1, 2호와 천리안 등 우리의 위성에는 광학카메라가 장착되어 있다. 카메라가 아닌 레이더를 사용한다는 것은 구름이 낀 날이나 밤에도 24시간 지구관측이 가능한 전천후 위성이라는 의미다.

인공위성을 이용해 지상의 영상정보를 획득하는 수단은 크게 3가지다. 디지털 카메라처럼 가시광선의 영상을 촬영하는 광학카메라와 야간 식별이 가능한 적외선카메라, 그리고 레이더 전파를 이용하는 영상레이더가 있다. 광학카메라의 최대 단점은 야간 촬영이 불가능하고 구름이 잔뜩 낀 날에는 무용지물이 된다는 점이다. 적외선카메라는 야간에도 촬영이 가능하다는 게 최대 장점이지만 온도와 습도 등의 기후 영향을 크게 받는게 단점이다.

아리랑 5호 영상레이더로 지구관측영상레이더는 일반 레이더처럼 전파를 쏜 뒤 물체에 반사돼 되돌아오는 전파 신호를 다시 영상으로 만들기 때문에, 날씨의 영향을 받지 않을뿐더러 온종일 촬영이 가능하다. 5년간 하루 15바퀴씩 지구 상공 550㎞ 궤도를 돌면서 지구 표면을 1m급 해상도로 촬영한다.

아리랑 5호의 뒤를 이어 우주로 올라가는 인공위성은 아리랑 3호. 5∼6월경 일본 가고시마현 단가시마 우주센터에서 발사된다. 순수 국내 기술로 개발한 70㎝급 고해상도 광학카메라가 장착돼 있어, 지구 상공 685㎞에서 원하는 지구표면의 물체를 가로세로 70㎝ 단위로 정밀하게 촬영한다.

광학카메라는 세계적으로 미국·프랑스·이스라엘 등 5개국만 관련 기술을 보유하고 있다. 그만큼 핵심기술 이전이 엄격하게 제한된다는 말이다. 그런 고해상도 광학 탑재체 기술을 20년이라는 짧은 우주역사를 가진 우리나라에서 보유했다는 것은 큰 의미가 있다.

나로호보다 한 달 앞서 발사되는 인공위성은 KAIST 인공위성연구센터가 개발한 과학기술위성 3호다. 순수 연구용으로 9월 러시아 야스니 발사장에서 발사된다. 연구용이지만 대기 관측이나 환경 감시 등 다양한 지상관측 자료도 제공할 수 있어 실용위성만큼 쓸모가 크다. 위성의 임무는 은하를 분석하는 일이다.

아리랑 3호와 5호가 올라가면 본격적으로 위성영상 수출 시대가 열린다. 2006년부터 활동해온 아리랑 2호가 2007∼2010년 영상 수출로 올린 수입은 2200만 달러(약 254억 원). 아리랑 2호의 영상과 비교할 때 아리랑 3호는 해상도가 높고, 5호는 촬영시기 선택이 자유로워 영상 수출이 크게 늘어날 전망이다.

그렇다면 우리는 왜 우주기술에 열중할까. 우주기술이 고부가가치 산업인 동시에 국가안보와 직결되기 때문이다. 일본은 독자적으로 4기로 이뤄진 정찰위성을 쏘아 올려 북한의 핵미사일을 추적하면서 한반도를 24시간 감시하고 있고, 중국 또한 중거리 탄도미사일을 발사해 위성을 격추하는 실험을 하고 있다. 우주기술이 국가 생존전략의 필수임을 보여주는 단적인 예다. 이것이 우리가 우주개발에 적극 나서야 하는 절박한 이유의 하나다.

또 우주기술은 최고 수준의 ‘고부가가치’ 산업이어서 국가 성장동력 사업의 하나로 꼽힌다. 그럴 수밖에 없는 것이 제품의 톤당 가격을 비교해 볼 때, 인공위성의 가격은 자동차에 비해 300배에 달할 만큼 고가인 동시에 부가가치가 높아 이윤 창출을 극대화할 수 있다.

우주기술이 일반 산업에 미치는 파장 또한 실로 엄청나다. 직접적으로는 방송통신, 위성항법시스템, 기상예측분야, 수자원 감시와 재난감시, 원격진료와 원격교육 등의 산업을 창출시키고, 간접적으로는 MRI·CT 같은 의료장비, 태양전지, 연료전지 등 인류의 삶을 윤택하게 할 산업에도 영향을 끼친다. 우리가 우주기술을 결코 포기할 수 없는 이유다.