한화에어로스페이스, 달까지 위성 운반하는 우주 수송선 개발…2029년 누리호 8차 발사로 실증

한화에어로스페이스가 한국형 발사체 누리호 제작을 넘어 우주 공간에서 위성을 운반하는 차세대 수송 기술 개발에 본격적으로 나선다.

이번에 개발하는 ‘궤도수송선’은 로켓을 통해 우주로 올라간 위성을 원하는 궤도까지 이동시키는 비행체다.

기존 발사체가 위성을 지구 주변 궤도에 올려놓는 역할을 했다면, 궤도수송선은 자체 추진력을 이용해 위성을 더 높은 궤도나 달을 향하는 궤도까지 운반하는 역할을 맡는다.

한화에어로스페이스는 2029년 예정된 누리호 8차 발사를 통해 실제 우주 환경에서 관련 기술을 검증할 계획이다.

이번 사업이 성공하면 국내 우주산업이 발사체 제작을 넘어 궤도 간 위성 수송 분야로 확대되는 중요한 계기가 될 것으로 기대된다.

한화에어로스페이스, 궤도수송선 개발 사업 주관기업 선정

23일 우주항공청과 관련 업계에 따르면 한화에어로스페이스는 지난 6월 ‘궤도수송선 비행모델 개발 및 실증’ 사업의 주관사업자로 선정됐다.

이후 8월 우주항공청과 연구개발 협약을 체결하고 본격적인 기술 개발에 착수했다.

이번 사업의 핵심은 우주 공간에서 자체적으로 궤도를 변경하며 위성을 운반할 수 있는 수송 시스템을 확보하는 것이다.

현재 인공위성은 대부분 발사체에 실려 우주로 이동한 뒤 정해진 궤도에서 분리되는 방식으로 운용된다.

하지만 위성마다 필요한 운용 고도와 궤도가 다르기 때문에 하나의 발사체로 여러 임무를 수행하는 데는 제약이 있다.

궤도수송선은 이러한 한계를 보완하기 위한 기술이다.

발사체에서 분리된 뒤 자체 추진장치를 이용해 이동하면서 서로 다른 궤도에 위성을 배치할 수 있도록 설계된다.

궤도수송선이란? 우주에서 위성을 옮기는 운송 장치

궤도수송선은 우주 공간에서 위성이나 탑재체를 특정 궤도까지 운반하는 비행체를 말한다.

영어로는 일반적으로 궤도이동체 또는 궤도수송체에 해당하는 개념으로 설명된다.

쉽게 말하면 로켓이 위성을 우주까지 운반하는 1차 수송수단이라면, 궤도수송선은 우주에 도착한 위성을 최종 목적지까지 이동시키는 2차 수송수단이다.

예를 들어 누리호가 위성을 지구 저궤도에 올려놓으면 궤도수송선이 자체 엔진을 작동시켜 다른 궤도로 이동할 수 있다.

이 과정에서 서로 다른 목적을 가진 위성들을 각각 필요한 위치에 배치하는 것도 가능하다.

특히 지구 저궤도보다 더 먼 곳으로 위성을 보내야 하는 임무에서 활용도가 높을 것으로 기대된다.

다만 궤도수송선이 이동할 수 있는 거리와 운반 가능한 탑재체의 무게는 추진장치의 성능과 연료량, 임무 설계에 따라 달라진다.

2029년 누리호 8차 발사에서 첫 우주 실증 추진

한화에어로스페이스가 개발하는 궤도수송선의 첫 실제 우주 실증은 2029년으로 계획돼 있다.

실증에는 한국형 발사체 누리호의 8차 발사가 활용될 예정이다.

우주항공청이 제시한 임무 계획에 따르면 누리호는 궤도수송선을 지상 약 300km 높이의 지구 저궤도에 투입한다.

이후 궤도수송선은 자체 추진력을 활용해 추가적인 궤도 이동을 수행하게 된다.

이번 실증은 단순히 수송선을 우주로 발사하는 데 목적이 있는 것이 아니다.

실제 우주 환경에서 추진장치를 작동시키고, 궤도를 변경하며, 서로 다른 위치에서 위성을 분리하는 기술을 검증하는 것이 핵심이다.

계획대로 진행된다면 국내에서 개발한 궤도수송 기술의 실용성을 확인하는 중요한 시험이 될 전망이다.

큐브위성과 달 궤도 통신위성, 서로 다른 궤도에 배치

2029년 실증 임무에서는 서로 다른 두 종류의 위성을 각각 다른 궤도에 배치하는 계획이 마련됐다.

먼저 누리호가 궤도수송선을 지구 저궤도에 투입하면 수송선은 2U급 초소형 큐브위성 1기를 분리한다.

2U급 큐브위성은 표준 규격을 기준으로 약 10×10×20cm 크기의 소형 위성을 의미한다.

이후 궤도수송선은 자체 추진장치를 가동해 달 전이궤도로 이동한다.

달 전이궤도에 도달하면 약 550kg급 달 궤도 통신위성 1기를 추가로 분리할 예정이다.

주요 실증 계획은 다음과 같다.

구분	실증 임무
발사 예정 시기	2029년
발사체	누리호 8차 발사
최초 투입 궤도	지상 약 300km 저궤도
첫 번째 위성	2U급 큐브위성 1기
첫 번째 분리 위치	지구 저궤도
두 번째 위성	약 550kg급 달 궤도 통신위성
두 번째 분리 위치	달 전이궤도
주요 검증 기술	자체 추진, 궤도 변경, 위성 분리

이번 임무의 핵심은 하나의 발사체를 이용해 서로 다른 궤도에 위성을 배치하는 능력을 입증하는 것이다.

다만 달 전이궤도에서 위성을 분리하는 것과 위성을 실제 달 궤도에 진입시키는 것은 서로 다른 단계다.

달 궤도 진입에는 별도의 궤도 변경과 임무 수행 과정이 필요할 수 있다.

달 전이궤도란? 지구에서 달로 향하는 이동 경로

이번 실증에서 중요한 기술적 요소 가운데 하나는 달 전이궤도 진입이다.

달 전이궤도는 지구 주변에서 출발한 우주선이나 위성이 달을 향해 이동하도록 설계된 궤도다.

일반적인 지구 저궤도와 달리 지구에서 훨씬 먼 거리까지 이동할 수 있도록 계획된다.

이를 위해서는 적절한 시점에 추진장치를 작동시켜 비행체의 속도와 이동 방향을 변경해야 한다.

우주 공간에서는 지상처럼 도로를 따라 이동할 수 없기 때문에 정확한 궤도 계산과 추진력 제어가 중요하다.

작은 속도 변화도 장거리 비행 과정에서는 최종 도착 위치에 큰 영향을 줄 수 있다.

따라서 궤도수송선에는 안정적인 추진장치뿐 아니라 정밀한 자세제어와 항법 기술이 필요하다.

한화에어로스페이스는 이러한 기술을 실제 우주 임무에서 검증하는 것을 목표로 하고 있다.

인증모델 제작과 지상시험으로 기술 안정성 검증

실제 우주 발사에 앞서 궤도수송선의 성능을 확인하는 시험도 진행된다.

한화에어로스페이스는 인증모델(QM)을 제작하고 다양한 지상시험을 실시할 계획이다.

인증모델은 실제 우주로 발사할 비행모델을 제작하기 전에 설계의 성능과 신뢰성을 확인하기 위한 시험용 장비다.

우주 비행체는 발사 과정에서 강한 진동과 충격을 받는다.

또한 우주 공간에서는 극심한 온도 변화와 진공 환경에 노출될 수 있다.

이러한 조건에서도 장비가 정상적으로 작동해야 실제 임무를 수행할 수 있다.

주요 검증 항목에는 발사 환경에서의 구조적 안정성과 극한 온도 조건에서의 작동 성능 등이 포함된다.

지상시험에서 확인된 결과는 실제 우주에 투입할 비행모델 개발에 반영될 예정이다.

누리호 제작 기술에서 우주 수송 기술로 사업 확대

이번 궤도수송선 개발은 한화에어로스페이스의 우주사업 영역이 확대된다는 점에서도 의미가 있다.

한화에어로스페이스는 현재 한국형 발사체 누리호의 체계종합기업으로 참여하고 있다.

체계종합기업은 발사체를 구성하는 여러 장치와 시스템을 통합하고 제작 및 운영에 필요한 기술을 확보하는 역할을 맡는다.

한화에어로스페이스는 한국항공우주연구원으로부터 누리호 관련 기술을 이전받으며 발사체 분야의 역량을 강화하고 있다.

여기에 궤도수송선 개발까지 추진하면서 발사 이후 우주 공간에서 이뤄지는 운송 임무로 사업 영역을 넓히게 됐다.

발사체와 궤도수송선을 연계할 경우 위성을 우주로 올려놓는 단계부터 최종 목표 궤도에 배치하는 단계까지 기술적 연계가 가능해진다.

이는 향후 다양한 위성 발사 서비스로 사업을 확장하는 데 필요한 기반이 될 수 있다.

2029년 누리호 8차 발사부터 민간 주도 추진

2029년은 국내 발사체 산업에서도 중요한 시점으로 꼽힌다.

한화에어로스페이스는 누리호 8차 발사부터 민간 주도의 발사를 추진할 예정이다.

그동안 누리호는 국가 주도의 연구개발 사업을 통해 기술을 확보해 왔다.

이후 민간기업이 발사체 제작과 발사 관련 역량을 확대하는 방향으로 사업이 진행되고 있다.

이러한 상황에서 궤도수송선 실증이 계획대로 추진된다면 한화에어로스페이스는 누리호와 자체 개발 수송선을 연계한 기술 검증에 나서게 된다.

이는 단순한 발사체 제작을 넘어 우주 수송 서비스에 필요한 기술을 확보한다는 점에서 주목된다.

다만 민간 주도 발사와 궤도수송선 실증의 구체적인 추진 방식은 향후 사업 일정과 기술 개발 결과에 따라 달라질 수 있다.

정부, 궤도수송선 개발에 2026년 예산 30억원 배정

정부도 국내 우주 수송 기술 확보를 위한 연구개발을 지원하고 있다.

우주항공청은 2026년 ‘궤도수송선 비행모델 개발 및 실증’ 사업에 30억원의 예산을 배정했다.

이번 사업은 국내 기술로 궤도 간 위성 운송 능력을 확보하기 위한 연구개발 과제다.

위성을 발사하는 기술뿐 아니라 우주 공간에서 위성을 이동시키고 배치하는 기술을 확보하는 데 목적이 있다.

특히 달 전이궤도까지 위성을 운반하는 실증은 향후 달 탐사와 심우주 임무에 활용할 수 있는 기술적 기반을 마련하는 과정으로 평가된다.

다만 30억원은 2026년에 배정된 예산으로, 전체 사업 기간에 투입되는 총사업비와 동일한 금액은 아니다.

궤도수송선 개발 성공하면 달 탐사와 위성 발사 활용 확대

궤도수송선 기술은 다양한 우주 임무에 활용될 가능성이 있다.

대표적인 분야는 서로 다른 궤도에 여러 위성을 배치하는 다중 위성 발사 임무다.

하나의 발사체가 여러 위성을 우주로 운반한 뒤 궤도수송선이 각각의 위성을 필요한 위치에 분리하는 방식이다.

이를 통해 발사체의 활용 범위를 넓힐 수 있다.

또한 달 탐사와 관련된 위성 운송에도 응용할 수 있다.

지구 저궤도에서 달 전이궤도까지 이동할 수 있는 기술을 확보하면 달을 향하는 우주 임무를 설계하는 데 새로운 선택지가 생긴다.

다만 실제 상용 서비스로 이어지기 위해서는 반복적인 기술 검증과 경제성 확보, 안정적인 운영 능력 등이 필요하다.

한화에어로스페이스가 추진하는 2029년 실증은 이러한 기술을 실제 우주 환경에서 확인하는 초기 단계에 해당한다.

이번 실증이 성공적으로 완료된다면 한국형 발사체 누리호의 활용 범위를 확대하고 국내 우주산업이 발사체 제작에서 궤도 수송 분야로 발전하는 데 중요한 기술적 기반이 마련될 것으로 기대된다.