정웅섭 스피어엑스 한국책임자 "NASA 우주개발 미션 체계화...그만큼 실패 적어"

"美 롬폭 발사 현장도 긴장…복사냉각 시스템으로 임무 연장도 가능"

"미국 항공우주국(NASA)과 함께 우주망원경 스피어엑스를 개발하고 발사까지 마무리하며, 우리가 기여한 바도 있지만 배운 것도 많습니다. 기획단계부터 선정절차, 개발, 발사까지 우주 미션이 탄탄하고 체계적인 프로세스를 거쳐 마무리되는 과정이 인상 깊었습니다."

최근 스피어엑스가 발사된 미국 반덴버그 우주군 기지에서 NASA와 발사 작업을 진행한 한국천문연구원 정웅섭 책임연구원은 발사장 현장을 지켜보며 무엇을 배웠냐는 질문에 이같이 대답했다.

정 책임은 NASA 스피어엑스 프로젝트의 한국 연구 책임자로 지난 달 26일 미국 반덴버그 발사현장에 도착했다.

우주망원경 스피어엑스 한국 책임을 맡은 한국천문연구원 정웅섭 책임연구원.

당초 1주일 정도 일정이었지만, 스피어엑스 발사가 8차례 미뤄지는 바람에 한국 연구진들과 반덴버그 우주군 기지가 있는 롬폭(Lompoc)이라는 도시에서 2주간이나 머물렀다.

NASA는 과학임무를 우선시하기 때문에 스피어엑스 임무기간 2년 동안 4번의 전천 관측을 보장한다.

"그럼에도 여러번 발사가 지연되면서 발사 현장에서도 긴장감이 감돌기도 했습니다. 그러나 철저한 준비로 작은 위험이라도 제거하는 것이 낫다는 생각을 하며,기다렸지요. 일각이 삼추같다는 것을 새삼 깨달았습니다."

정 책임은 3천억 원 규모의 NASA 중형미션에 기획 단계부터 참여하기는 스피어엑스가 처음이라고 언급했다.

당시 스피어엑스 발사를 8차례나 연기한 이유는 날씨 탓도 있었고, NASA의 중요한 두 개 미션을 동시에 올리는 과정에서의 철저한 재검토도 이루어졌다. 또한 일부 부품 조립 지연, 페어링 이상 등 다양한 변수들이 존재했다는 것이 정 책임 설명이다.

정 책임은 이와 함께 팰컨9으로 스타링크를 발사하는 임무에서 1단로켓이 착륙과정에서 문제가 발생하자 비슷한 문제가 재발하지 않도록 추가 점검을 하는데, 시간이 또 소요됐다고 부연 설명했다.

"NASA가 향후 일어날지 모르는 실패 확률을 최대한 낮추기 위해 수많은 데이터를 기반으로 숙련된 엔지니어와 이를 면밀히 분석하는 걸 봤습니다. 우주개발 역사가 짧고 숙련된 엔지니어가 부족한 우리 실정에서는 검토 기간을 최소화하기가 쉽지 않지요."

실제 항공우주연구원에서는 나로호 1,2차 발사에 실패하자, 이에 대한 책임을 물어 사업 책임자를 즉각 교체하는 한국 정서와는 다소 차이가 있다는 얘기다.

과제 규모 및 난이도 따라 차별화된 전략 필요

"미국이나 일본 등 우주 선진국은 기술도 앞서 있지만, 무엇보다 큰 프로젝트에 대한 철저한 준비와 진행 절차 등 우주기술 개발에 대한 체계가 잘 잡혀 있습니다. NASA가 그간 축적해온 시스템과 숙련된 엔지니어 역량이 실수와 실패를 그만큼 줄이는 것입니다."

우주망원경 스피어엑스.(사진=우주항공청)

정 책임이 겪어본 미국 NASA는 기획 단계부터 데커들 서베이(Decadal Survey, 10년 주기 과학연구 우선순위 보고서)에서 중요시하는 과학 주제들에 대한 미션 제안을 받아 검토한 뒤, 과학적인 중요도와 기술적인 난이도를 단계별로 정의하고 3~4개 과제를 1차 선정한다.

그러나 과제에 선정됐다고 선정 절차가 끝난 것이 아니다. 선정된 과제에서 최종 과제 1개가 결정되기까지 1년 이상 리뷰를 거쳐야 한다. 제안서 타당성 검토와 구체적인 설계 개념수립, 상호 난제 선정 및 해결 방법 등을 주고 받는다.

"우리나라도 기획 과제와 절차가 있긴 해도, 중대형 과제는 보다 세심한 기획이 필요합니다. 기획 과제 수행에도 연구 및 개발 타당성 검토에 예산과 인력이 필요하기 때문입니다. 정부 과제에 응하는 기획안 준비 기간과 작업 자체도 연구소 및 기업 입장서는 모두 비용입니다."

정부가 기획을 위한 예산을 투입하긴 하지만, 과제 규모 및 난이도에 따라 차별화된 전략이 필요하다는 얘기다.

"선진국과 대등한 경쟁력을 갖추기 위해서는 소형이나 중형 미션에서 개발된 기술을 대형 미션에 활용하거나 난이도 높은 기술을 사전 개발하는 등 소형·중형·대형 사업의 지속 가능한 체계화가 필요합니다."

정 책임은 최근 천문학계 커뮤니티를 중심으로 "우리가 앞으로 무엇을 할 것인지, 천문학계가 요구하는 과학 미션이 무엇인지 바텀-업으로도 미션을 제안 중"이라고 덧붙였다.

스피어엑스 향후 27개월간 총 1만1천번 지구 공전

정 책임은 스피어엑스에 대해서도 부연 설명했다.

스피어엑스의 주요 과학 목적은 크게 3가지다. 세계 최초 적외선 3차원 우주지도를 제작, 우주 급팽창 원인과 물리학적인 배경을 이해하고, 은하 빛들의 총량을 측정해 은하 형성과 진화의 비밀을 밝힐 계획이다. 또 우리은하 내 얼음상태로 존재하는 물과 이산화탄소 분포를 통해 생명체 존재 환경도 파악하게 된다.

스피어엑스를 싣고 솟아오르는 팰콘9. (사진=NASA 블로그)

정 책임은 "스피어엑스는 고도 약 670㎞에서 지구 극지역 궤도를 하루 14.5번(98분 주기), 총 1만1천 번 공전한다"며 "향후 37일간 발사 및 초기 운영을 거쳐 25개월간 4회에 걸쳐 전 하늘을 촬영한다"고 말했다.

"스피어엑스는 전 하늘을 102개 색깔로 볼 수 있습니다. 0.75~5㎛의 넓은 적외선 파장대로 전천을 분광 관측하는 것은 이번이 처음입니다. 적외선 관측을 위한 냉각기는 따로 없는 것도 특징입니다. 영하 220도의 복사 냉각 시스템을 이용하는 것이죠."

또한, 스피어엑스가 임무 2년을 넘겨도, 수명에 관계없이 지속적인 연장 관측이 가능하다는 것이 정 책임 설명이다.

"스피어엑스 기획을 2014년부터 시작했으니, 긴 기획 기간을 거쳐 11년만에 쏘아올린 셈입니다. 우리도 우주항공청을 중심으로 과학적인 목표에 따라 체계화된 미션을 기획해 우주개발에 나섰으면 하는 바람입니다."

정 책임은 일본 적외선 우주망원경 미션인 아카리(AKARI) 프로젝트에 참여해 서울대에서 2004년 천문학 박사 학위를 취득했다. 지난 2007년 한국천문연구원에 들어가 국내 주도의 소형 우주망원경인 광시야 적외선 영상기(MIRIS) 제작에 참여하고, 우주망원경 'NISS' 개발을 주도했다.

"이 경험이 NASA 스피어엑스 프로젝트 합류에 큰 힘이 됐습니다."