2012년에 발간된 우주 경제 측정에 관한 OECD 핸드북에 따르면 우주경제는 인간이 우주를 탐험·이해·관리·활용하는 과정에서의 모든 활동과 자원의 사용을 의미해요. 우주탐사를 위한 장치(위성이나 발사체 등)를 연구개발하기 위해 정부나 민간 기업이 투자하고 인력양성을 하는 것. 연구개발 과정에서 확보한 우주 관련 정보의 활용과 부가가치 서비스 제공 등 관련된 모든 것을 포괄하는 개념이에요.

발사체나 위성을 개발하는데 비용이 많이 들어가던 과거에는 국가가 우주개발을 주도했어요. 하지만 기술이 발달하면서 발사체와 위성 등 하드웨어 개발 비용이 낮아졌고, 이제는 빅데이터, 인공지능(AI), 사물인터넷 등 소프트웨어와 서비스를  중심으로 새로운 비즈니스를 시도하는 민간기업들이 우주경제시장을 주도하기 시작했어요. 우리는 '뉴 스페이스' 시대에 살고 있어요! 

우리나라는 지난 16년간(2006년~2021년) 우주개발 사업에 약 7조 원을 투자했고, 그 규모도 꾸준히 확대해왔지만 선도국의 투자 규모에는 이르지 못하고 있어요. 이에 정부는 우리도 뉴스페이스 시대에 발을 맞추자!를 외치며, 우주 경제 활동을 촉진하기 위한 국가 종합정책을 수립하고, 우주사업영역을 우주탐사/신산업(우주인터넷, 관광, 자원재생 등)/우주외교/우주안보 4가지로 확장했어요.

2022년 12월, 대한민국의 각 부처는 R&D, 기반 확충, 인력양성, 국제협력 및 민간 우주개발 촉진을 위해 '제4차 우주개발진흥계획'을 발표했어요. 향후 5년을 주기로 국가 우주개발의 중장기 정책의 목표와 방향을 설정하고, 5대 우주개발 임무를 중심으로 정책의 추진전략과 계획을 제시하는 계획이에요. 

인류의 우주 활동 영역이 확대되면 국제질서도 우주를 중심으로 재편될 거예요. 이에 대응하여 우리나라도 우주에서의 유인·무인 활동을 주도적으로 추진할 수 있는 핵심 역량을 확보할 거예요. 2032년까지 달 착륙을, 2045년까지는 화성 착륙을 목표로 발사체, 무인 궤도선, 착륙선, 운송선 개발의 독자적 능력을 확보하고, 국제협력을 통한 유인·정거장·탐사기지 사업에 전략적으로 참여할 계획이에요.

임무 2. 우주 수송 서비스 능력/인프라를 완성해야해 

우주경제 시대에는 지상과 우주 사이에서 물자와 인력을 지속적으로 이동/수송하게 될 거요. 이때 필요한 발사·수송 기술과 시설·제조 역량을 확보해야 해요.

2030년까지는 무인 수송 역량을 완성하고, 2045년에는 유인 수송 역량을 완성할 계획이에요.

임무 3. 민간과 정부가 유기적으로 협력해서 우주산업 생태계를 구축할 거야

정부와 민간기업이 적극적으로 협력하여 우주산업 초기 시장을 창출하고 타 분야 사업과 연계하는 등 우주 부가가치 사업을 확대하여 민간주도 신사업을 발굴하고 확대할 계획이에요. 2030년까지는 자생적 산업 생태계를 구축하고, 2045년에는 10대 주력산업을 선정하여 국내시장 중심의 우주산업을 해외까지 확장할 거예요.

임무 4. 국민들의 안전한 삶을 위해 우주 안보를 확립할거야

태양풍이나 우주물체 충돌·추락 등으로부터 닥칠 우주의 위험에 대해 대비할 수 있는 국가역량을 강화하고, 국가 안보를 위한 우주시스템 등을 확대함으로써 지상에서의 안전한 삶뿐만 아니라 우주자산 보호를 위한 체계를 마련하고 관련 기술 역량을 확보하겠다는 계획이에요. 아직 우리나라는 해외 데이터에 의존해서 기술 개발을 하고 있기 때문에 2030년까지는 국내 인프라를 확대하고, 2040년까지 선진국 수준의 역량을 확보할 계획이에요.

임무 5. 국내 우주과학 연구 확대를 통해 국제사회에서 우리의 위상을 강화할 거야

글로벌 우주과학 리더, 선제적 미래 우주탐사기술 개발을 목표로 연구 프로그램을 이끌어갈 계획이에요. 우주탐사 50년 로드맵을 구성해 장기적 우주탐사 비전을 수립하는 등 장기적 우주과학 연구 프로그램을 도입할 예정이고요. 2030년에는 다학제적 우주과학 연구역량을 확보하고, 2040년에는 세계 선도형 우주과학임무를 주도적으로 수행할 수 있도록 연구 개발을 추진해나갈 예정이에요. 

🔍기술

해외에서는 우주개발 산업 연구분야에 3D프린터를 다양하게 활용하고 있어요.

층층이가 여러분을 위해 우리나라 5대 임무에도 적용해 볼 수 있는 해외 우주산업분야 AM 기술 적용 사례들을 모아 모아 가지고 왔답니다🐰

첫 번째 임무! 우주탐사 확대를 위해서는 탐사를 할 수 있는 인력인 우주인 육성과 함께 유인 달 기지 구축, 우주 에너지 개발, 현지 자원 활용 핵심기술 개발, 모빌리티/로봇틱스 성능 고도화, 심우주 네트워크 확보 등 여러가지가 있지만!!!

그 중 핵심은 우주탐사 임무 발사체를 확보해서 무인 궤도선/착륙선을 발사하는 거예요.

그런데 기존 로켓 제조에 들어가는 각 파트들은 제작 공정이 까다로워서 제작하는데 꽤 오랜 기간이 들어요. 예를 들면 재래식 연소실의 경우 전통적인 제작 방식을 사용하면 평균 10~14개월이 소요된다고 해요.

이를 단축하기 위해 많은 제조사들이 AM 기술을 활용하기 시작했어요.

3D프린터를 활용한 AM(Additive Manufacturing 적층가공) 기술을 활용하면 기존 제조 방법보다 훨씬 적은 비용과 시간으로 고성능의 부품을 만들 수 있어요.

로켓 부품 디자인을 매우 빠르게 반복할 수 있고요. EOS의 항공 우주 비즈니스 개발팀 Scott Killian는 기존 방법으로 1개의 부품을 완성하기 전에 5개의 디자인을 만들어 낼 수 있고, 이는 기존 방식으로 1개를 제작할 때보다 비용이 적게 든다고 말해요.

또, 도구에 제한을 받지 않고 다양한 설계를 할 수 있는 유연성으로 복잡하고 개발비용이 많이 드는 냉각 채널 제조나 여러 세그먼트를 용접해서 제작해야 하는 파트를 한 번에 제작할 수 있어요.

특히 여러 생산 단계를 단축되고 인건비가 제외되면서 로켓 발사체에서 가장 많은 비용을 차지하는 엔진 제작 비용을 크게 줄일 수 있어요.

그럼 결과적으로 발사체 제작 비용이 내려가고, 위성 시장이 커질거에요.

SKYRORA, 새로운 3D 프린팅 로켓 70KN 엔진 테스트 

University of Sheffield, 3D 프린팅 액체 로켓 엔진 개발

AM 기술을 활용해서 로켓 엔진 개발을 하기 위한 노력

두 번째 임무인 우주 수송을 완벽하게 구현하기 위해서는 다양한 궤도의 수송 발사체 확보와 다중/항시 발사 기능 발사장 확보 그리고 우주시스템 제조 인프라 확대, 무인/유인 수송선 확보 등을 해야 해요.

세 번째 임무! 新산업 창출에는 우주 소재·부품·장비 시장 확대를 통한 위성항법 서비스 제공과 초공간 위성통신 서비스 개발 및 위성 활용 공공 서비스 개발, 위성 데이터 융합 신산업 시장 확대, 궤도상 서비스 핵심기술 개발, 우주정거장 서비스 인프라 확보, 우주 생산 기술 개발 등이 있답니다.

금속 3D프린터로 제작한 무선주파수 부품

Airbus 사의 위성 Eurostar Neo에는 다중 도파관 블록과 스위치 어셈블리 네트워크로 구성된 총 500개의 RF(무선 주파수) 부품이 들어가요. Airbus는 3T Additive Manufacturing Ltd와 EOS의 AM 기술을 활용해 한 개의 위성 당 250개의 3D 프린팅 기술이 적용함으로써 생산시간을 혁신적으로 줄였다고 해요.

네 번째 임무는 우주 안보를 확립하는 거예요. 재난재해 대응 역량 체계 확립, 우주 상황인식 및 교통관리 역량 확보, 우주시스템 보호 기술 개발, 국가 안전 대응 우주 시스템을 확대할 계획이에요.

마지막 임무는 국내 연구산업 지원이에요. 우리나라는 아직까지 해외 데이터에 의존해서 연구 개발을 하는 사례가 많아요. 그래서 자체적인 연구 개발 데이터를 확보할 수 있는 연구 사업을 지원하겠다는 계획이에요.

구체적인 추진 전략으로는 국내 지상 체계 확보를 통한 우주의 시작·원리 연구 및 외계 행성 탐사, 태양 관측선 개발 등을 통한 자체적 태양 연구, 국내 연구 데이터 확보를 위한 태양계 기원과 생명체 탐사 연구역량 확보, 지구의 과학발전 혁신 연구 사업 마련 등이 있어요.

NASA가 미국 국무부와 협력하여 2020년에 체결한 Artemis Accords(아르테미스 협정)은 미국항공우주국(NASA)이 인류를 달에 보내기 위해 추진 중인 우주계획입니다. 우주경제가 발달하면서 많은 국가들이 달 주변에서 임무와 작전을 수행하고 있기 때문에 민간 탐사와 우주 공간 사용을 체계적으로 관리하기 위한 공통 원칙을 세운 것이죠. 대한민국은 2021년 5월, 참여국이 되었습니다.

현재 미국은 인류가 화성까지 진출하는 것을 목표로 아르테미스 계획을 통해 2028년까지 달에 유인 기지를 건설할 계획을 가지고 있습니다.

아르테미스 협정에 합류한 협력국 소속 민간 기업은 NASA와 협력하여 사업을 주도해오고 있는데요, 대표적인 사례로 달 탐사에 사용된 민간 발사체인 SpaceX의 Falconheavy와 Starship이 있습니다. 또한 상업적 달 화물 서비스(CLPS)를 선발하기도 했죠.

우리나라도 글로벌 우주산업에 진출하기 위해서는 아르테미스 프로그램에 국내 기업이 참여할 수 있도록 적극 지원해야겠지요. 그래서 정부에서는 제4차 우주개발 진흥계획을 통해 구체적인 국제협력 프로젝트 참여 계획을 발표했습니다. 

두산에너빌리티는 우리나라 대표 3D프린팅 기업으로 역량을 키워나가기 위해 3D프린팅팹(FAB·제조공장)을 구축했습니다. 더불어 항공·방산·우주 분야 기업 및 연구소 등과 협업해 부품을 제작하는 프로젝트를 진행하고 있기도 하지요. 향후 우주 발사체나 항공기, 자동차 등에 들어가는 부품을 만들어 공급하는 것을 목표로 지난해 말 세계 1위 금속 3D프린터 기업인 독일 EOS와 기술 개발을 위한 업무협약을 체결하는 등 사업 기반 다지기에 박차를 가하고 있습니다.

오는 2030년까지 전 세계적으로 소형 위성들이 지금의 3배가 넘는 약 1만 3천 개가 발사될 것으로 전망됨에 따라 항공우주연구원에서는 통신이나 사진 촬영, 환경 감시용 소형 상업위성에 사용되는 소형 발사체를 개발하고 있습니다. 우리나라는 2029년에 위성을 실은 소형 발사체를 우주 궤도로 쏘아 올릴 계획입니다.

• EOS 웨비나 : DIGITAL FOAM®: The Key Player in Polymer 3D Printing Customization

Follow us!

#빠르게 변화하는 기술의 흐름을 읽고

#새롭게 발견하는 재미를 느껴보세요