지난 주 스티븐 호킹 박사가 76세의 나이로 별세했다. 호킹 박사는 젊은이들에게 "고개를 들어 하늘의 별을 보라.”며 호기심을 가지고 다양한 분야에서 연구를 지속하기를 독려했고, “컴퓨터를 통하여만 말을 할 수 있지만 나는 마음속에서는 자유롭다.”고 말하며 장애인에 대하여 희망을 주기도 하였다.
호킹박사는 블랙홀의 일부는 증발하며 질량이 감소한다는 호킹복사를 주장하여 주목을 받았다. 지난주 ‘예술과 과학의 스타즈 아카데미’란 단체는 정보공개 청구를 통하여 미국 공군이 미동부해안에서 적외선을 거의 방출하지 않고 방향을 자유롭게 바꾸며 고속으로 비행하는 미확인비행물체를 추적하는 영상을 공개했다. 미국에서는 미확인비행물체를 보고하는 '국가 UFO 보고센터'라는 사이트를 운영하는데, 지난달의 보고건수를 살펴본 결과 212건이나 등재 되어 있었다. 매달 우주나 비행체에 관심 있는 사람들이 수백 건의 보고를 제출하고 있는 것이다. 우주개발은 4차 산업혁명을 주도할 파괴적 혁신기술로 꼽히지는 않지만, 수많은 사람들의 관심이 끊이지 않는다. 지난한 우주개발과정은 그동안 정수기나 공기정화기 같이 우리의 삶에 도움을 주는 혁신적인 제품을 만들어냈고, 금속이나 세라믹 소재산업을 발전시키는데 큰 역할을 하였다. 4차 산업혁명의 시대에 통신과 신소재 분야에서는 우주에서 혁신의 길을 찾는 사람들이 꾸준히 늘고 있다.
개인 위성의 시대
과거 수천억원의 제작비가 소요되는 인공위성은 강대국들의 전유물이었다. 그런데, 가로와 세로가 10~30센티 정도의 조그만 위성은 개당 1억원이면 제작되고 발사도 kg당 1억원이면 가능해짐에 따라 이제 일반 개인이나 기업도 위성을 보유할 수 있는 시대가 되었다. 올해에만 초소형 위성인 '큐브샛'은 400기 이상 발사될 전망이다. 위성제작 비용이 줄어들자 크라우드펀딩 사이트를 이용하여 자금을 모아 수백개의 위성을 만드는 ‘킷셋’과 같은 프로젝트도 이미 2014년 등장했다. 인도의 18세 고등학생은 64g의 초소형 인공위성을 설계하여 관련 경진대회에서 수상하기도 하였다. 한국의 대학생들이 만든 초소형 인공위성 5기도 지난 1월 인도의 '극궤도우주발사체(PSLV)'에 실려 발사되었다. 중국은 지난달 자체 로켓인 창정2호에 3kg 정도의 '펑마뉴1호'라는 소규모 개인위성을 탑재하기도 하였다. 최근 발달하는 3D프린팅 기술은 위성제작 비용을 더욱 인하시켰다. 설계도를 프린터로 출력하면 초소형위성의 몸체를 보다 손쉽게 만들 수 있기 때문이다.
위성통신의 보편화
필자는 아프리카의 일부 국가에서 비싼 요금을 내고도 느린 인터넷 때문에 불편을 겪었다. 미국 실리콘밸리 바로 인근의 마운트 해밀턴이라는 산에 천문대가 있다. 그런데, 천문대로 가는 길에는 휴대전화가 불통이고 조난자들이 자주 발생했다. 지하에서도 휴대전화가 잘 터지는 한국과 달리 국토가 넓은 미국은 휴대전화나 인터넷을 사용할 수 없는 곳이 비교적 많았다. 아직도 전 세계 인구 중 30억명은 인터넷을 전혀 사용하고 있지 못하다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 오지에서도 위성인터넷을 이용하게 하려는 야심찬 계획들이 추진 중이다.
관련 분야에서 선구적인 사람은 태슬라의 창업자인 엘론 머스크이다. 그는 아이언맨의 실제 모델로 유명한데, 페이팔의 전신인 x.com을 창업했다. 그는 효율이 좋은 고가의 전기자동차를 만들고 무료충전소를 보급했다. 그가 우주개발 프로젝트를 위하여 설립한 업체는 스페이스X이다. 스페이스X는 100~500kg 정도의 소형위성 4,000개 이상을 1,100km 정도의 저궤도에 띄워서 지구 전체에 초고속 인터넷을 제공하는 '스타링크 프로젝트‘를 추진 중이다. 스페이스X는 이미 700개 이상의 위성에 대한 허가를 받았다. 관련 프로젝트가 완성되면 매달 제타바이트 정도의 트래픽이 위성으로 처리될 수 있다.
수익의 대부분을 신규투자에 사용하는 아마존도 블루오리진이란 우주 개발업체를 설립하여 저궤도 위성을 발사할 계획을 수립하고 있다. 삼성전자도 2015년 전세계를 커버할 수 있는 무선통신방식을 제안하기도 했다. 정지위성의 신호가 도달하는 범위가 제한적이고, 극궤도 위성의 교신시간이 짧은 문제가 있지만, 관련 기술이 완성되면 사람들이 많이 살지 않는 곳에서도 저렴한 가격으로 인터넷을 즐길 수 있게 될 것이다. 현재 항공기내에서 지상으로 전화를 사용할 경우 분당 9,000원에 가까운 비싼 전화요금을 내지만, 위성통신이 활발해지면 관련 비용은 더욱 인하될 것이다. 항공기 조종사들이 관제사와의 교신에 잡음이 들어가 불편을 느끼고, 장비 오작동의 우려도 있지만, 항공기 기내에서 휴대폰을 사용하는 것도 확대될 것이다.
우주여행 비용과 화성탐사
그동안 우주 탐사는 미국 NASA의 전유물처럼 여겨졌다. 미국은 이미 달에 유인우주선을 보냈고, 무인탐사선은 이미 명왕성 인근까지 비행을 마쳤다. 미국이 아폴로 프로젝트에 투자한 돈은 현재가치로 140조가 넘는다. NASA의 올해 예산을 살펴보니 20조원에 가깝다. 미국정부가 투자하는 수많은 비용에도 성과가 적자, 미국인들은 우주개발에 사용되는 세금에 대한 비판의 목소리를 높이고 있다. 이에 미국은 우주개발에 민간 참여를 확대시키고 있다. 현재 개인의 우주여행 등 민간부문에서 우주개발에 열심인 업체는 스페이스X이다. 이 업체는 발사체 재활용 기술로 경비를 절약하는 방법을 제안하고 있으며 지난 2월에 ‘팰컨 헤비’란 발사체를 성공적으로 발사했다. 과거 캐나다 관광객은 2009년 우주여행으로 432억원을 지불했고, 현재 나와 있는 러시아의 최신 우주여행 관광상품은 100억원이 넘는다. 그러나, 엘론 머스크가 새로이 개발하는 우주여행 관광상품은 10억원선에 불과하며 아마존이 투자한 블루오리진이 제시하는 우주여행 가격은 2억원까지 떨어졌다. 버진캘럭틱사도 2억원 선에서 개인의 우주여행을 제안하고 있다. 스페이스X는 더 나아가 2024년까지 화성에 인류를 보내는 원대한 계획을 발표하였다. 가까운 달과 달라서 화성까지는 왕복에 3년 이상이 소요될 것으로 전망되고 있으며, 여러 가지 새로운 기술이 적용될 것으로 전망된다.
최근에는 중국의 우주 개발이 가속화되고 있다. 중국은 최근 매년 1-2명씩 유인우주선을 발사하고 있으며, 러시아의 미르와 국제우주정거장에 이은 우주정거장을 2022년쯤 운영할 계획이다. 최근에는 유럽우주국의 약진도 눈여겨 볼만하다. 유럽우주국은 2020년 화성에 탐사선을 보낼 예정으로, 우주쓰레기를 제거하는 사업도 추진하고 있다. 한국도 2021년까지 1.5톤의 위성을 저궤도에 투입할 수 있는 한국형 발사체 개발을 진행 중이며 최근 종합연소실험에 돌입했다.
인류의 우주탐사가 달을 넘어 먼 행성으로 확대됨에 따라 새로운 추진체에 대한 연구도 활발하게 이루어지고 있다. 고속의 이온을 전기의 힘으로 발사하는 이온추진로켓은 이미 일부 인공위성에 사용되는데 이를 화성탐사 등에 적용하기 위한 연구도 진행되고 있다. 방사능 유출 우려는 있지만 핵열추진 로켓도 연구되고 있다. 이 로켓은 핵분열시 나오는 고온의 열로 연료를 가열하여 추진력을 얻는 방법인데, 화학적 엔진보다는 비교적 적은 연료로 먼거리를 여행할 수 있는 장점이 있다.
초음속여객기의 재등장과 하이퍼루프
아직까지 평범한 개인들에게 우주여행은 요원한 것처럼 보이지만 초음속여객기, 태양열비행기나 하이퍼루프와 같은 새로운 이동수단은 점차 우리 곁으로 다가오고 있다.
필자는 몇 차례 프랑스의 샤를드골 공항을 방문하면서 퇴역한 꽁꼬드 여객기 전시품을 볼 수 있었다. 초음속 여객기는 1976년부터 2003년까지 상업용으로 운행했으나, 꽁꼬드 여객기의 폭발사고 이후 비행 소음과 고비용으로 주목을 받지 못했다. 그런데 미국의 NASA와 록히드마틴은 'X-플레인'이라고 하는 마하 1.4의 속력을 내는 초음속 여객기를 2020년 시험비행시키는 것을 목표로 개발하고 있다. 중국도 마하 5의 속력을 내는 여객기 I-플레인을 연구하고 있다. 이 여객기가 등장하면 북경에서 뉴욕까지 2시간이면 도달할 수 있다. 일본항공도 붐테크놀로지에 100억원 이상을 투입하며 동경에서 뉴욕까지 5시간에 도달하는 초음속 여객기 개발을 지원하고 있다.
기존의 항공기들은 주로 엔진을 이용했는데, 태양광패널이나 전지의 효율이 좋아지자 전기모터로 비행하는 항공기들도 관심을 받고 있다. 태양광 항공기인 ‘솔라 임펄스2’는 이미 2015년 일본 나고야에서 하와이까지 비행하는데 성공했다.
위성과 드론의 장점을 결합한 성층권을 비행하는 무인기의 개발도 진행 중이다. 페이스북은 48m크기의 ‘아퀼라’라는 무인기를 띄어 100km 반경에 무선인터넷을 서비스하는 프로젝트를 진행중이다. 구글도 성층권에서 3년 이상 비행가능한 드론을 개발하고 있다.
하이퍼루프는 여객기를 대신할 또 하나의 대안으로 논의 중이다. 하이퍼루프는 진 공속에서 캡슐로 1,200km의 속도로 이동하는 교통수단이다. 시제품의 개발 후에도 안전성이나, 소비자의 심미적 불편함에 대하여는 여전히 논의가 진행중이다. 샌프란시스코에서 LA구간을 하이퍼루프로 건설할 경우 7조원 정도 소요되어 비싼 편은 아니다. 2017년 1.8미터 크기의 튜브에서 개최된 ‘하이퍼루프팟’이란 시제품 경진대회에서는 네덜란드의 델프트기술대학이 공기저항과 제동시스템 등의 종합점수에서 1위를 차지했다. 하이퍼루프원이라는 회사는 이미 인도에서 뭄바이와 뿌네를 이동하는 신교통수단으로 하이퍼루퍼를 이용하는 방안에 대한 MOU를 체결하였다.
원대한 우주개발이 우리들의 일상생활에 당장 큰 변화를 가져오지는 않는다. 하지만, IT인프라 확대를 목적으로 구글, 페이스북, 아마존 등의 IT공룡들은 우주개발에 대한 투자를 아끼지 않고 있다. 4차산업혁명 시대가 가져온 초연결성으로 인하여 우주공간과 성층권을 활용하고, 사람과 물자를 더 빠르게 연결하려는 인류의 노력은 멈추지 않을 것이다.
여정현
- 서울대학교 법과대학 졸업
- 대우그룹 회장비서실
- 안양대학교 평생교육원 강사
- (주)명정보기술 산호세법인 근무