지난 57년 구 소련이 지구역사상 처음으로 인공위성 스푸트니크 1호를 발사하면서 시작된 우주개발이라는 인류의 꿈은 69년 아폴로 11호에 오른 닐 암스트롱이 달에 첫발을 내디딤으로써 구체화되기 시작했다. 비록 인간의 달착륙 성공이 「계수나무와 토끼 한마리」의 꿈을 앗아가기는 했지만 우주개발에 대한 인간의 의욕을 더욱 불태우게 만들었다. 과학자들은 적어도 21세기 중반에는 달나라에 신혼여행을 가거나 화성여행이 가능할 것으로 보고 있다. 공상과학영화나 소설에서만 볼 수 있었던 달여행은 물론 지상 300㎞의 우주도시, 우주발전소, 우주제약공장, 우주실험소 건설 등이 21세기에는 실현될 전망이다.
인류에게 우주는 이제 관측과 탐험의 대상에서 미래의 실용적 생활공간으로 변모하고 있다.
따라서 미국과 러시아에 이어 일본·중국·프랑스·인도 등 세계 주요 국가들은 막대한 비용을 투자하면서 우주를 선점하려는 노력을 기울이고 있다.
이 나라들이 우주개발에 경쟁적으로 나서는 것은 우주를 선점하는 나라가 미래에 생명공학을 비롯한 고부가가치산업에서 우위에 설 것이기 때문이다. 따라서 우주개발 능력은 경제력·과학기술력과 더불어 한나라의 총체적 국력을 대외적으로 나타내는 상징적인 척도로 작용하고 있다.
우주분야 기술은 크게 위성체 분야와 발사체 분야, 위성이용 및 우주과학 분야로 나뉜다.
우주기술은 기계·항공·전자·재료·물리·컴퓨터·반도체 등 광범위한 분야의 첨단기술이 복합된 시스템기술로 우주환경을 이용한 반도체나 약품 등 상업생산용 우주공장의 실현은 물론, 거대한 태양전지판을 갖는 우주공간 태양광발전소가 건설돼 전력을 마이크로파를 통해 지상으로 전송하는 등 응용범위가 상상을 초월할 정도다. 그러나 우주개발에는 그야말로 천문학적인 재원이 필요하기 때문에 어느 한 나라가 독자적으로 추진한다는 것은 상당한 위험부담이 뒤따른다. 이에 대한 국제적인 우주개발을 위해 진행중인 프로그램은 2003∼2004년쯤 본격 가동에 들어갈 예정인 「국제우주정거장(International Space Station)」으로 인류의 우주개척사에 큰 분수령이 될 전망이다.
미국·일본·프랑스·영국·러시아 등 16개국이 참여하는 이 정거장이 완성되면 정기 행성탐사 등 우주개발이 한층 본격화되는 것은 물론, 장기적으로 일반인도 우주여행이 가능할 것으로 보고 있다.
30년의 수명이 예상되는 우주정거장의 기본 임무는 대략 7가지.△인체세포조직에 관한 연구 △우주탐험에 필요한 연구 △단백질 결정체에 관한 공동연구 등이다.
그러나 각국은 위성개발과 활용이라는 현실적인 분야에 좀더 비중을 두고 있다.
인공위성은 크게 지구관측위성, 항행·측지위성, 통신위성 등으로 구분된다. 지구탐사위성은 지구표면의 특성을 관측해 농작물의 작황을 평가, 광물자원탐사, 환경감시, 지도제작, 전기·가스·통신 및 수자원서비스를 책임지는 유틸리티산업에 유용한 정보를 제공한다. 관측위성을 통해 얻은 자료는 2차원적인 관측을 효과적으로 수행할 수 있다는 장점이 있다.
지구관측과 자원탐사를 효과적으로 수행한 근적외선파장영역의 관측술 개발경향은 공간해상도를 수m 내외로 얻을 수 있는 고해상도 관측기술과 지구표면의 물질특성을 더욱 정량적으로 분석하기 위한 고분광해상도센서 개발에 모아지고 있다. 또 광학원격탐사기술과 함께 기상상태나 일조량에 거의 영향을 받지 않는 SAR(Synthetic Aperture Radar) 등 마이크로파 원격탐사기술에 집중되고 있다.
과학자들은 이를 토대로 우주의 비밀을 캐는 고에너지 천체관측용 저궤도 자외선과 X선관측위성, 소형 행성탐사위성이 개발돼 행성의 지하자원 탐사가 가능할 것으로 예측하고 있다.
또 우주관측을 위한 초미세 분해능력을 가진 주파수 20∼43㎓대역의 전파위성이 개발돼 우주탐색이 가능해지고 위치측정시스템(GPS)위성으로 대표되는 항행·측지위성은 그 효용가치가 높아지면서 국가적인 주요산업으로 등장하고 있다. GPS는 비행기의 항법과 공항관제 분야에도 활발하게 응용되는데 국제민간항공기구는 앞으로 이를 모든 비행기의 항법장치로 탑재하도록 할 계획이다.
라이트 형제가 첫 비행기를 선보인 이후 항공기 개발은 많은 승객을 좀 더 안락하고 신속하게 이동시키는 것에 초점이 맞춰졌다. 또 안전과 경제적인 측면에서 인간이 타지 않고도 정보통신·감시·군사작전 등의 임무를 수행할 수 있는 무인항공기의 개발도 추진하고 있다.
대표적인 항공기 제작사인 에어버스와 보잉은 각각 2005년께를 기점으로 500∼600명의 승객을 한꺼번에 수송할 수 있는 초대형 항공기를 선보일 계획이며 미우주항공국은 「High Speed Research」 프로그램에 따라 마하3 이상의 속도로 대기권 밖을 비행해 전세계를 3∼4시간안에 여행할 수 있는 초음속항공기 개발에 주력하고 있다.
미우주항공국이 추진중인 「HSR」 프로그램은 초음속비행을 실현하고 중량을 줄이기 위한 방안으로 항공기의 구조를 전부 복합재료로 대체하고 날개의 구조적인 유연성을 높여 조종성능을 획기적으로 개선하기 위해 지능재료시스템과 구조물에 대한 연구를 활발히 진행하고 있다.
이른바 AFW(Active Flexible Wing) 개념을 적용한 항공기는 이미 록히드마틴·맥도널더글러스·NASA 등에 의해 시험비행이 이뤄진 적이 있어 조만간 실용화될 가능성이 높다.
항공 전문가들은 이와 함께 태양열이나 마이크로웨이브 에너지를 이용한 신개념의 항공기도 21세기 중반까지 실용화될 것으로 예측하고 있다.
현재 연구가 추진중인 태양열항공기는 태양열 에너지를 주동력원으로 태양열을 축전하는 셀의 면적이나 성능, 일조량의 변화, 지구상의 위도 등과 같은 지역적 변수를 고려해 설계될 경우 수주에서 수개월동안 별도의 연료공급 없이도 고공비행이 가능해 현재의 고가 저궤도통신위성을 대체할 수 있을 것으로 보고 있다.
특히 비행고도 20㎞ 정도의 통신·원격탐사용 고도 무인항공기, 고도 30㎞의 저궤도비행선 등은 각각 2015년안에 개발돼 통신위성을 대체할 것으로 전망되고 있다.
이와 함께 국지정탐용으로 30∼15㎝ 크기의 소형 비행체는 2011년까지 실용화돼 교통이나 환경감시, 테러진압용에 투입되거나 전투요원이 각각 초소형 비행체와 휴대형 컴퓨터를 이용해 적진의 동태를 살필 수 있는 무인정찰이 보편화될 것으로 예측되고 있다.
그런가하면 우주여행 등 우주를 상업적으로 이용하려는 시도도 활발히 펼쳐지고 있다. 우주 전문가들은 이르면 2003년부터 우주관광이 시작돼 2020년께는 우주관광시대가 열릴 것이라고 보고 있다.
유럽우주항공국(ESA)과 민간회사가 컨소시엄을 구성해 달착륙선을 보내는 계획을 수립중이며 미국 스탠퍼드대학은 민간업체와 공동으로 2001년 12월 1일 지구궤도를 비행하는 상업용 우주선을 발사한다는 계획으로 관광객 모집에 착수, 꿈의 우주여행이 민간에게도 개방될 전망이다. 이와 함께 유럽에서는 달에 레저타운을 건설한다는 계획도 내놓았다.
지난해 12월 다목적 실용위성인 아리랑 1호를 제작해 궤도에 올린 우리나라는 현재 7기의 위성을 보유하고 있다. 정부는 2015년까지 모두 19기 위성을 발사한다는 계획아래 「우주개발중장기계획」을 마련하고 국가과학기술위원회아래 과기부차관을 위원장으로 우주개발전문위원회를 설치해 체계적인 연구개발을 추진한다는 방침이다. 아리랑 1호의 성공적인 발사로 정부는 총 2300여억원을 투입해 지난해 말 아리랑 2호의 개발에 착수, 설계부터 제작까지 국내 연구진의 손으로 개발할 계획이다. 이와 함께 기술적 난이도가 높은 통신위성도 독자개발을 추진한다는 계획아래 현재 항공우주연구소와 전자통신연구원이 주축이 돼 연구기획사업과 타당성 조사를 완료하고 조만간 착수할 계획이다.
정부는 특히 2005년 과학위성 4호부터 위성의 독자발사를 추진하기로 하고 현재 과학로켓 3호의 발사를 추진중이다. 과학로켓은 발사고도 900㎞ 이상을 목표로 하고 있다.
정창훈기자 chj ung @etenws.co.kr