[에어로텍 2026] 재사용 로켓 엔진·30분마다 보는 위성…우주 기술 주도권 경쟁

▲제2회 국제우주항공기술대전(AEROTEC 2026) 현대로템 부스에 전시된 디오라마·덕티드 램 제트 엔진·극초음속 엔진·35톤급 메탄 엔진·10톤급 메탄 엔진. 사진=박규빈 기자

30일 경남 창원 컨벤션 센터에서 '제2회 국제우주항공기술대전(AEROTEC 2026)'이 열렸다. 가장 큰 부스를 차린 현대로템은 3m 크기의 디오라마에 엔진 생산 기지와 시험장을 담았다. 모형 건물에 불빛이 켜지고 뒤편 영상이 이어지자 전북 무주에서 추진 기관을 만들고 충남 서산에서 성능을 검증한다는 구상이 드러났다. 옆에 놓인 10톤급·35톤급 메탄 엔진 모형은 재사용 발사체 시장을 겨냥하고 있었다.

◇ 현대로템, '시험은 서산·양산은 무주'…재사용 로켓·극초음속 엔진 개발

무주 항공우주 종합 생산 기지는 현대로템이 23만 평 규모의 부지에 3000억원을 투입하는 사업이다. 발사체·유도 무기용 추진 기관 생산 시설과 연구 지원 시설, 연수원 등을 조성한다. 현대로템 관계자는 “기존 서산 시설만으로는 본격적인 양산에 한계가 있어 별도 생산 기지가 필요해 투자를 단행했다"고 설명했다.

현대로템이 전국의 수많은 지방 자치 단체들 가운데 무주를 선택한 배경은 지형과 토지 확보 여건이다. 산과 골짜기가 많아 시설을 외부 시선으로부터 가리고 안전·보안을 확보하기에 유리하다는 것이다. 여러 민간 소유자의 토지를 확보할 때 생길 수 있는 소유권 문제와 사업 지연 가능성도 고려했고, 무주가 부지 확보와 추진 속도 측면에서 적합했다는 게 현대로템 측 설명이다.

부스 안내를 담당한 임세림 현대로템 매니저는 “서산 시험장이 1998년부터 추진 기관을 시험·검증해 왔다"며 “추가 구축 중인 제2 연구·시험동이 올해 본격 운영되면 시험 역량이 약 두 배로 확대될 것"이라고 말했다. '시험은 서산, 양산은 무주'로 역할을 나누는 구상이다.

메탄 엔진 앞에서는 송재강 현대로템 우주모빌리티팀장이 기술 설명을 이어갔다. 두 엔진 모두 다단연소 사이클을 적용하되 35톤급은 산화제 과잉, 10톤급은 연료 과잉 방식으로 개발하고 있다. 송 팀장은 누리호의 가스발생기 사이클과의 차이를 자동차 연비에 빗대며 효율과 재사용 성능을 높이는 데 유리하다고 했다.

현대로템은 2006년 국내 최초로 메탄 엔진 연소 시험에 성공했고 지난해 재사용 발사체용 메탄 엔진 기술 개발 과제를 수주했다. 메탄은 연소 시 그을음이 적어 재사용 발사체용 연료로 주목받는다. 35톤급 개발은 현대로템이 총괄하고 대한항공이 터보 펌프를 맡는 등 컨소시엄 방식으로 진행한다.

송 팀장은 “설계·제작·시험 평가에 걸친 개발 경험이 당사 경쟁력"이라며 “1990년대부터 축적한 역량으로 개발 기간을 줄이는 데 집중하고 있지만 완료 목표 시점은 아직 공개할 단계에 이르지 않았다"고 말했다.

유도 무기 추진 기관에서는 사거리와 비행 말기의 타격 능력을 강조했다. 강인식 현대로템 정밀유도무기팀장은 KF-21 탑재를 목표로 하는 장거리 공대공 유도탄용 덕티드 램제트 엔진과 극초음속 엔진을 소개했다. 제시한 속도 수준은 각각 마하 4급과 마하 6급이다. 극초음속 엔진은 전투기에서 지상·해상 목표를 타격하는 무기용으로 개발 중이다.

강 팀장은 “고체 로켓이 추진제를 소진하면 남은 운동 에너지로 비행하는 데 비해 덕티드 램제트는 외부 공기를 받아 추력을 발생시켜 사거리와 종말 단계 타격 능력을 높인다"고 설명했다. 또한 “현대로템은 2000년대 초부터 램제트 기술을 축적했고 전시한 극초음속 엔진은 램제트와 스크램 제트 모드를 전환할 수 있다. 해외 사업은 전력화 이후 관계 기관 정책에 따라 방향이 정해질 것"이라고 덧붙였다.

▲제2회 국제우주항공기술대전(AEROTEC 2026) 한화에어로스페이스·한화시스템 공동 부스에 마련된 실물 크기 초소형 SAR 위성과 모듈과 다누리 추진체(좌측)와 누리호 모형. 사진=박규빈 기자

◇ 한화에어로스페이스·한화시스템, 상업 발사·군집 위성으로 우주 사업 확대

한화그룹에어로스페이스는 누리호를 상업 발사 서비스로 연결하는 계획을 제시했다.

이상주 한화에어로스페이스 우주사업단장은 “2022년 체계 종합 기업 선정 이후 총조립과 협력 업체 관리 등을 수행해 왔다"며 “반복 발사 경험을 토대로 2028년 이후 상업 발사 서비스를 추진한다"고 말했다.

한국항공우주연구원 우주발사체연구소에 따르면 민간으로의 기술 이전은 오는 10월 7일 전남 고흥 나로우주센터에서 진행될 누리호 5차 발사에서 한층 확대된다. 초소형 군집 위성 2~6호와 큐브 위성 10기 등 총 15기를 고도 570km의 태양 동기 궤도로 보낸다. 주 탑재 위성은 한국과학기술원(KAIST)가 개발한 전자 광학 위성으로, 전시장에 소개된 SAR 군집 위성과는 별개다.

이번에는 한화에어로스페이스가 제작·총조립을 주관하고 항우연이 관리·감독과 발사 운용 주관을 맡는다. 한화에어로스페이스의 발사 준비·운용 참여 인원은 42명으로 4차보다 10명 늘어난다. 저충격 위성 분리 장치를 새로 적용해 여러 위성을 안정적으로 분리하는 기술도 검증한다. 6호기부터는 한화의 단조립 공장에서 조립한 각 단을 해상 운송하고 발사 통제 센터 콘솔 운용도 확대할 예정이다.

누리호의 발사 기회는 국내 부품의 우주 실증으로 이어진다. 항우연 위성우주탐사전자팀은 부탑재 위성인 '국산 소자 부품 우주 검증 플랫폼 2호(E3 Tester-2)'에 6개 기관·기업의 탑재체가 실린다고 밝힌 바 있다. 12U급 큐브 위성에 검증 부품을 모듈 형태로 탑재해 6~12개월간 운용하는 안이다.

SK하이닉스는 D램·낸드의 우주 방사선 영향을 확인하고, 인세라솔루션은 레이저 조준용 정밀 조정 거울을 검증한다. 코스모비의 전기 추력기용 할로우 음극과 인터그래비티의 궤도 수송선용 항전 장비, KAIST의 자세 결정·제어 모듈, 모멘텀스페이스의 반작용휠도 시험 대상이다. 국산 부품에 실제 우주 사용 이력을 확보해 신뢰성과 활용 범위를 넓히는 것이 목적이다.

발사 비용을 낮추기 위한 재사용 기술 개발도 진행 중이다. 한화에어로스페이스는 '발사체 재사용 기술 시연체' 총조립에 착수했다고도 했다. 항우연이 연구를 주관하고 한화에어로스페이스가 체계 종합, 비츠로넥스텍이 엔진, 한양이엔지가 지상 시스템을 맡는다.

높이 12.2m, 직경 1.5m인 시연체에는 추력 조절이 가능한 다단 연소 사이클 엔진 한 기가 탑재된다. 추진제는 액체 산소와 케로신이다. 2028년 비행 시험에서 수직 이륙 후 약 90초 안에 고도 500m까지 올라갔다가 수직 착륙하는 것이 목표다. 추력·자세·유도 제어 기술을 검증해 차세대 발사체 1단 재사용의 기반을 마련한다.

한화에어로스페이스 관계자는 “궤도 수송선(OTV)과 달 탐사 분야로의 사업 확대도 추진하고 있다"며 누리호 반복 발사와 독자 발사체 개발을 주요 과제로 꼽았다.

한화시스템은 해상도 0.5m급 합성 개구 레이다(SAR) 검증 위성의 실물 크기 모형을 선보였다. 한화시스템 관계자는 “위성 40기로 군집을 구성해 한반도를 30분 간격으로 관측하고 북한 감시 등에 필요한 정보를 준실시간 수준으로 제공하는 것이 목표"라고 설명했다. 사업에서 선정되면 제주에 마련한 초소형 위성 생산 시설에서 양산할 계획이다.

▲제2회 국제우주항공기술대전(AEROTEC 2026) 한국항공우주산업(KAI) 부스에 전시된 위성 목업들. 사진=박규빈 기자

◇ KAI, 정찰·수자원 관측에서 6G 통신까지…표준 위성 플랫폼 확장

한국항공우주산업(KAI) 역시 군집 위성을 통한 관측 공백 축소를 강조했다.

백승명 KAI 우주사업팀 부장은 “초소형 검증 위성 모형을 가리키며 기존 정찰 위성을 보완하는 용도"라고 말했다.

초소형 위성 40기가 배치되면 재방문 주기를 약 2시간에서 28분 수준으로 줄여 북한과 한반도 해역의 감시 공백을 좁힐 수 있다는 것이다. 전시한 '초소형 SAR 위성(Small SAR Satellite)'의 제원은 중량 약 150kg, 궤도 고도 약 500km다. 백 부장은 고해상 모드 0.5m급, 표준 모드 1m급과 광역 관측 모드를 적용하고, 0.45m급 해상도를 검증하는 실험 모드도 탑재했다고 했다.

KAI의 또 다른 전략은 위성 본체를 표준화하고 임무에 따라 탑재체를 바꾸는 것이다. 백 부장은 500kg급 표준 플랫폼인 CAS500에 광학 장비나 C대역 SAR을 결합할 수 있다며 구성품의 호환성을 강조했다.

'CAS500-2' 차세대 중형 위성 2호는 국토 관리와 재해·재난 대응을 위한 정밀 관측 위성이다. 중량 약 500kg, 궤도 고도 500km로, 관측폭은 12km다. 전자 광학 카메라 해상도는 흑백 0.5m급, 컬러 다중분광 2m급이다. KAI는 항우연과 1호기를 공동 개발한 뒤 2호기와 후속 위성 개발을 주관하고 있다.

'CAS500-5' 차세대 중형 위성 5호는 홍수·가뭄 등 수자원과 수재해를 관측한다. C대역 영상 레이다로 해상도 10m, 관측폭 120km를 구현하는 설계다. 중량 약 680kg, 궤도 고도 561km이며 임무 수명은 4년이다.

관측에서 통신으로의 확장도 제시했다. '6G COMSAT' 저궤도 통신 위성은 2030년 발사를 목표로 6G 위성 통신 기술을 검증한다. 중량은 약 500kg, 고도 약 888km, 임무 수명은 약 3년이고 위상 배열 안테나·디지털 중계기·위성 간 레이저 통신 장치 등을 탑재한다. 백 부장은 기존 표준 플랫폼의 구성품을 활용하면서 통신 임무와 기동성에 맞춰 탑재체·구조를 조정한다고 했다.

경남 창원=박규빈 기자 kevinpark@ekn.kr