세계 각국의 로켓 발사 기술 현황, 소형 위성 발사 비즈니스, 주요 발사장 특성 및 발사 시 기상 조건의 중요성 doc_id CNTS-00056605056_1

세계에서 발사체를 보유하고 있는 선진국(러시아, 독일, 미국, 중국, 일본)들은 발사체의 아버지라 불리는 사람들 예를 들면 Konstanyin T siolk ov ski, Robert Goddard, Hermann Oberth, Wernher von Braun이 존재하고 있지만, 우리나라에서는 발사체 하면 떠오르는 대표적 리더가 존재하지 않고 있다. 일본을 보더라도 게이까와라는 동경대학교 교수에 의해 오늘날의 일본의 로켓이 탄생하게 되었지만, 우리에게는 그와 같이 앞으로 이끌어 줄 지도자급의 엔지니어가 부재한 상태이다. 끝으로 2차 세계대전 중에 로켓 비밀기지의 최적지를 찾아 발이 닳도록 국내를 돌아다닌 폰 브라운 박사는 로켓 연구는 걷는 것으로부터 시작된다는 말을 남겼다. 인공위성은 점점 대형화되고, 고급화되어 가격도 매우 비싸지고 있다. 10여 년 전부터 가벼운 위성(light satellite)이라 부르는 소형위성을 발사하는 계획이 많이 나오기 시작하였다. 이 경우 궤도의 고도도 높지 않은 것이 일반적이다. 미국방성은 긴급용의 군사위성으로 이것을 사용하는 데 관심을 가졌다. 또한 미소중력 환경의 실험을 하는 소형 위성도 생각하였다. 대형정지위성을 대신하여 소형의 통신위성을 많이 발사하여 네트워크로 엮는 것도 비즈니스로 고려되었었다. 소형위성은 대개 수백 Kg이하이므로 이와 같은 위성을 발사하는 로켓은 그렇게 크지 않아도 좋아 벤처기업에서도 발사의 가능성 이 나올 수 있게 되었었다. 대형로켓에 의한 우주개발활동은 매우 위험이 크고, 선진국이 중심이 되어 이루어지고 있다. 미국에서는 많은 벤처기업이 나오고 있지만, 대형위성 등은 NASA에 맡겨두고 비교적 소규모의 위성 발사 비즈니스에 벤처기업이 참여할 여지가 있었다. 1982년에 설립된 Orbital Science Corporation 사는 1987년 소형로켓 페가서스를 발사한다고 발표하였다. 1960년대에 로켓 비행실험기 X15를 날개 밑에 매어 달고 날았던 비행 모체인 NASA의 B52를 사용하여 같은 방법으로 소형로켓을 고공에서 발사한다는 계획이었다. 1990년 고도 12Km를 날던 B52에서 발사된 3단식 고체로켓 페가서스는 국방성의 데이터 중계위성을 위성궤도에 올리는 데 성공하였다. 고공에서 발사함으로서 공기저항이 적어 속도도 나와 로켓에서 필요한 속도는 10-15% 줄일 수 있다. 그만큼 인공위성 발사가 싸지게 된다. 페가서스는 지름 1.3m, 길이 15m, 항공기에서 투하될 때 중량은 약 9톤이다. 후미에 삼각날개가 붙어 미사일과 유사한 형태이다. 1993년에 바다의 플랫폼에서 상용위성 발사를 하는 개념이 연구되어 1995년 봄에 Sea Launch CO.(SLC)가 결성되었다. 지상발사시의 위험도를 회피하고 적도지역에서의 발사로 발사비용과 위성의 수명 연장을 꾀하고자 함이었다. 이 사업에는 미국의 Boing Commercial Space Company , RSC Energia, KB Yu zhnoye/ PO Yuzhmash , Anglo- Norw egian Kvaerner Gropup이 참가하고 있다. 보잉은 페이로드 페어링과 우주선 통합과 임무 운영, Energia는 Block DM-SL상단, 발사체 통합과 임무운영, KB는 2개의 Zenit-3SL1단을 제공하고, 발사체 통합과 임무운영, Anglo는 발사 플랫폼 오디세이(Odyssey)와 조립 및 통제선 Sea Launch Commander를 담당하고 있다. 참여 회사별 지분은 보잉(40%), 러시아(25%), 노르웨이(20%), 우크라이나(15%)이다. 미국에서 가장 유명한 발사장은 케네디 우주센터이다. 북위 28.5도에 위치하여 적도로부터 북으로 멀리 떨어져 있어 적도에 비해 정지위성 발사 능력이 10% 정도 떨어진다. 케네디 기지는 플로리다반도의 동쪽 대서양에 접하고 있고, 원래는 피서지였다. 내륙의 뉴멕시코주에 화이트샌즈라는 군 발사장이 있었는데 이 발사장에서 발사된 로켓에 이상이 발생하여 멕시코 가까이 까지 날아간 적이 있다. 이와 같은 위험을 피하기 위해 플로리다반도에 발사장을 만든 것이 케네디 기지의 시초이다. 공군과 NASA가 인접해서 발사 장을 갖고 있고, 400평방미터의 넓이를 갖고 있다. 그런데 이곳은 우리의 태풍과 같은 허리케인이 있고 의외로 영하로 떨어지기도 한다. 미국의 대표적인 또 하나의 발사장은 반덴버그이다. 이것은 캘리포니아주의 태평양에 접해있고, 원래 군 발사장이다. 케네디 기지에서는 남과 북으로 발사를 할 수 없기 때문에 반덴버그기지에서는 극궤도의 위성을 발사한다. 크루기지는 유럽이 공동개발한 로켓의 발사장으로 유럽의 섬이다. 남미 기니아는 북위 5도와 거의 적도에 위치하고 있어 지구자전 속도를 다 이용할 수 있어 케네디나 타네가시마보다도 10% 정도 더 무거운 정지위성을 발사할 수 있다. 이는 위성의 연료로 10% 중량을 배정하면 위성의 수명은 더욱 길어진다는 의미이다. 그리고 적도 가까이에 있으면 정지위성 발사 후 궤도를 크게 틀 필요가 없다. 단 미국의 우주정거장을 향해크루기지로부터 로켓을 발사하면 이번에는 궤도의 경사각을 30도 정도 방향을 바꾸어야 하므로 상호통행을 하는 데는 다소 불편한 점도 있다. 크루기지는 원래 프랑스령 기니아의 식민지로서 19세기에는 죄수를 보내는 장소였다. 제1차대전 후에는 수용소가 되었을 정도로 유럽에서 멀리 떨어져 있고, 인구도 적은 지역이다. 넓이는 900평방미터로 일본의 타네가시마의 10배이다. 기후는 우리나라의 여름과 같은 상태이고 비는 많지만 바람이 약하다는 이점이 있다. 주위는 정글이다. 이 기지는 유럽 공유의 발사장이고 민간의 아리안스페이스사가 일부 설비를 보유하고 있다. 중국에는 3곳의 발사장이 있다. 주천은 중국 최초의 로켓 발사장으로 북위 40도에 위치하고 있는 고비사막의 가운데 있고 주변에는 소수의 유목민이 살고 있다. 이곳은 위도가 높고 사막에 있어 고온, 저온의 온도 조건이 심각하여 정지위성 발사에는 불리하여 새로운 발사장을 건설하였다. 서창기지는 문화대혁명 후 1984년에 완성된 새로운 발사장으로 케네디 우주센터와 같은 위도에 위치하고 있다. 사천성의 산속으로 팬더고향이 가까이에 있고, 소수민족이 거주하고 있어 주변에 집락이 있어 주민을 피난시킨 후 로켓을 발사하고 있다. 지세가 험한 해발 1,600m의 산에 위치하여 습도가 높고 구름이 많은 장소이다. 최근에 산서성의 수도 가까이에 극궤도 위성 발사용 발사기기 태원기지가 공표되었다. 1960년대부터 있었다고 여겨지지만, 공식적인 정보공개는 없다. 이탈리아는 독자의 로켓을 갖고 있지 않지만, 미국의 저비용 로켓인 스카우트를 사용하여 과학위성 등을 가끔 발사하고 있다. 특징적인 것은 이탈리아는 지중해의 한 가운데 있으므로 발사장 설치는 인접국가들과의 관계상 매우 어렵다. 그래서 아프리카의 동해안에 해상발사기지를 만들었다. 산마르코 해상발사기지이다. 물론 안전상 매우 좋은 곳 이고 무엇보다도 적도에 가까운 남위 3도에 위치하고 있다. 해상기지는 여러 나라에서 고려를 했지만 이탈리아는 1960년대부터 운영을 하고 있다. 90년대 중반부터는 미국의 일부 주 등에서 우주공항(spaceport)를 유치하기 위한 노력들이 이루어지고 있다. 그리고 발사장을 지금까지 정부가 소유하고 운영하는 체제로 되어 있지만, 미국에서는 로켓발사의 상업화를 촉진하기 위해 민간에게 운영을 맡기는 체제로 전환을 하고자 하고 있다. 로켓 발사 시의 커다란 적은 기상 상황이다. 발사 준비 시에 로켓 본체에 기술상의 문제가 없으면 바로 발사되는 것이 당연하지만 실제는 바람, 비, 안개, 번개, 지진, 저온, 고온, 높은 습도, 쓰레기 등 많은 장애가 있다. 미사일은 어떠한 악천후에도 발사할 수 있도록 되어있지만 우주 로켓은 무거운 인공위성을 발사하도록 설계되어 있다. 따라서 강풍은 로켓에 있어 가장 무서운 장애물이다. 구름이나 안개는 로켓을 발사할 때 비행 상태를 관찰할 시에 장애가 된다. 일기 상황은 사고를 미연에 방지하기 위한 중요한 요인이다. 또 하나의 커다란 장애는 번개이다. 번개가 있으면 로켓만이 아니라 레이더 장치 등 지상 설비 모두가 번개로 인해 피해를 입게되므로 2차 재난을 방지하기 위해 전원을 끄거나 피난시켜야 한다. 번개에 맞아 아틀라스 로켓이 추락한 예도 있다. 온도는 챌린저호 사고 때 고체로켓의 기밀실이 이상저온에서 단단해진 것도 사고원인의 하나로 여겨지고 있어 발사에도 최적 온도가 있다. 다음은 각국의 발사장에 대해 간략히 살펴본다.