대전과학기술정보서비스

연구·인재 빛나는 대전 우주산업 클러스터,

우주 나아갈 성장 기반 마련한다

2023년 5월 25일, 과학기술계는 물론 많은 국민들의 이목이 집중되었던 한국형발사체 ‘누리호’의 3차 발사가 성공적으로 마무리되었다. 또한 지난 7일엔 달 궤도 탐사선 ‘다누리’가 발사 1주년을 맞았다. 1년 사이 대한민국 우주산업의 기념비적인 소식이 연달아 기록된 것이다. 

기쁨과 함께 우주산업계는 산업 영역과 영향력을 확보하기 위해 박차를 가하고 있다. 끝을 알 수 없는 우주는 새로운 가능성의 공간이지만, 동시에 격차가 벌어져 있는 산업 분야이기도 하기 때문이다.

전 세계가 우주로 나아가기 위해 각축을 벌이는 상황. 이번 D-Insight에선 우주산업의 주요 동향과 함께 대전시 우주산업의 다양한 최신 이슈를 살펴본다.

◆ 세계 우주산업 시장과 대한민국

Satellite Industry Association(SIA) 보고서에 따르면 지난 2021년 세계 우주산업 규모는 3,860억 달러로 우리돈 약 498조원에 달한다. 특히 최근 5년 사이 꾸준하게 성장을 이어오고 있는 상황이다. 이를 크게 분류하면 2021년 기준 위성산업이 72.3%이며, 비위성산업이 27.7%다.

그리고 이러한 거대한 우주산업 시장을 선점하기 위한 각국의 경쟁도 치열하다. 가장 두각을 나타내는 국가는 역시 미국이다. 미국은 아르테미스 프로젝트와 같은 국가적 차원의 초대규모 계획을 진행 중이며 동시에 공공민간파트너십을 긴밀하게 구축하고 있다. 특히 우주활동 규제완화, 공공 위성데이터 개방, 기업지원 프로그램 확대 등 정책적 기반도 발맞추어 갖춰가며 뉴스페이스 시대를 선도하고 있다.

유럽은 EU를 중심으로 회원국 간의 협력 및 프로그램을 강화하고 있다. 또한 우주기업 육성과 혁신 아이디어 발굴을 위한 투자 및 기업지원 프로그램을 확대함으로써 제3국에 대한 의존도를 낮추고자 한다.

일본의 경우 단순한 시장 선점이 아닌 가치에도 의미를 둔다. 과학기술의 개발, 산업의 활성화, 국민과 사회의 안보라는 3개축을 강조하고 있다. 국가 경쟁력을 강화할 수 있는 가장 실용 중심적 정책이 이뤄지고 있다. 또한 신산업 창출 목적의 기업지원 프로그램도 운영함으로써 전반적 산업발전에 기여하고자 한다.

중국은 2032년 달 착륙을 목표로 우주탐사 영역 확장을 추진한다. 특히 톈궁(天宮) 우주정거장 완공 이후 매년 유인우주선 및 화물우주선을 쏘아올리며 우주개발 주도권을 확보한다는 의지다. 중국 정부 역시 본격적인 우주강국 실현을 위해 정부 주도 기술개발 추진 및 투자를 확대하고 있다.

인도는 지난 23일 경사를 맞았다. 인도의 무인 달 탐사선 ‘찬드라얀 3호’가 전 세계 최초로 달의 남극에 착륙한 것이다. 달 자체 착륙은 소련, 미국, 중국에 이어 네 번째다. 인도는 이외에도 화성탐사선, 지역위성항법시스템 기술, 우주발사체 재사용 기술 등에서 독자적인 기술 개발을 추진하고 있다.

우주산업의 트렌드를 크게 진출 영역 확대, 독자 기술 개발, 민간 우주활동 지원 강화로 압축할 수 있는 가운데, 우리나라는 이러한 트렌드와는 다소 다른 모습을 보이고 있다. 2021년 기준 국내 우주산업 시장규모는 3조 1,893억원으로 글로벌 시장의 0.6%에 해당한다. 더군다나 최근 5년 간 지속적으로 규모가 감소하고 있는 상황이다.

또한 과학기술정보통신부와 국방부 등과 같은 주무부처를 중심으로 국가차원에서 산업발전이 이뤄지고 있다. 민간기업의 비중은 높지 않으며, 성장할 수 있는 기반도 아직 부족한 상황이다. 이에 우주산업 클러스터를 조성함으로써 기업 성장 및 활동을 지원하고, 이를 통해 전반적인 산업생태계를 조성해나가야 한다는 의견이 모아지고 있다.

◆ 대전, ‘연구&인재개발’로 우주산업 도약한다

국내에서 여러 지자체들이 지역 특성을 기반으로 우주산업 관련 사업을 추진하고 있다. 그중에서도 우주산업 클러스터로 지정된 대전(연구·인재개발), 경남(위성), 전남(발사체)이 적극적인 산업 육성 시책을 추진 중에 있다.

대전의 강점은 대덕연구개발특구를 중심으로 한 과학기술 기반의 경쟁력이다. 한국항공우주연구원, 한국천문연구원, 한국전자통신연구원 등 14개 연구기관이 위치해 있고, 기업은 총 69개 기업이 대전에 자리를 잡고 있다. 2020년 기준 우주산업에 참여한 기업은 389개이며 수도권(209개, 53.7%)에 이어 대전·충청권 기업이 87개(22.4%)로 두 번째로 많다. 이 중 약 80%의 기업이 대전에 위치한다는 뜻이다. 

그림. 국내 우주기업 소재지 현황(단위: 개)

기업현황을 더 살펴보면 69개 기업 모두 중소기업으로 구성되어 있는 점을 확인할 수 있다. 특히 34개 기업(전체 49%)이 총 371건(기업당 10.9건)의 우주 관련 특허를 보유하고 있으며, 27개 기업(전체 39%)이 총 130개(기업당 4.8개)의 우주 관련 R&D 사업에 참여하고 있다. 대전의 우수한 기술 기반의 모습을 확인할 수 있는 현황이기도 하다.

KAIST와 충남대, 한밭대, 한남대에서 총 9개 학부(대학) 및 대학원 과정(학과 기준)을 운영하고 있으며, 이 역시 수도권(15개)에 이은 두 번째로 많은 숫자다.

대전시는 이러한 특장점을 더욱 강화하고 최적화하기 위해 지난 2022년 11월 대전광역시 우주산업 육성 계획을 수립한데 이어, 올해 4월 관련한 「대전광역시 우주산업 육성 및 지원 조례」를 제정했다. 여기에 대전시 과학기술위원회가 대덕특구 재창조 계획과 지역산업 특성을 분석해 4대 핵심전략산업을 선정했으며, 나노·반도체, 바이오헬스, 국방산업과 함께 우주·항공산업이 포함됐다. 이를 바탕으로 대전시는 지난 4월 ‘대전과학기술진흥종합계획(5개년)’을 발표하고 본격적인 산업 육성에 돌입하고 있다.

◆ 누리호 발사! 함께 날아오른 대전 기업

지난해 발사된 달 궤도 탐사선 다누리가 성공적으로 임무를 수행하고 있는 가운데 올해 5월 25일 한국형발사체 누리호가 성공적인 비행을 마쳤다. 미국, 러시아, 프랑스, 일본, 중국, 인도에 이어 세계에서 일곱 번째로 1톤 이상 위성을 자체적으로 발사할 수 있는 나라로 이름을 올렸다. 명실상부 우주강국이라 할 수 있는 대목이다.

이번 누리호 발사에선 대전 기업들의 우수한 역량도 확인할 수 있었다. 누리호 발사에는 약 300개에 이르는 기업이 참여했다. 37만개에 이르는 부품들이 순수 개발된 가운데 함께 참여한 30여 개 대전 기업들의 역할도 중요했다. 대표적으로 덕산넵코어스, 스페이스솔루션, 유콘시스템 등의 기업이 각자의 역할을 수행하며 누리호의 발사 성공을 도왔다.

그림. 지난 5월 25일 발사에 성공한 누리호[사진=한국항공우주연구원]

위성항법 기술 전문기업인 덕산넵코어스는 누리호의 위성항법 수신기시스템 개발을 담당했다. 누리호의 위치와 속도를 확인하는데 필수적인 부품이다. 특히 발사 직후 시속 2만 7,000km의 빠른 속도로 상승하는 누리호의 실시간 위치와 속도를 정확하게 파악해 신호를 보냄으로써 누리호의 이동경로를 파악할 수 있었다.

스페이스솔루션은 누리호의 추력시스템을 함께 개발했다. 특히 영하 200도의 극저온 환경에서도 정상 작동하는 솔레노이드 밸브와 프로펠런트(추진체) 탱크를 개발했으며, 비행 시 자동으로 찌그러들며 케로신, 헬륨 등의 연료를 주입하는 특수소재 ‘다이어프램(격막)’도 개발했다. 빠르고 가혹한 발사환경과 우주라는 극한환경 속에서도 연료가 제대로 분사되고 공급될 수 있었던 배경에는 스페이스솔루션의 기술이 있었다.

2014년부터 누리호 사업에 참여하고 있는 유콘시스템은 지상제어시스템을 담당했다. 발사 전 기능시험을 시뮬레이션으로 구현할 수 있는 시뮬레이터(SIM)와 지상 제어 담당자들이 사용하는 51대의 콘솔 장치, 4,872개의 콘솔 화면이 유콘시스템의 작품이다. 특히 유콘시스템은 2011년 한국 최초 무인기 프로젝트인 ‘송공매’의 핵심멤버들이 창업한 기업으로서 오랜 경험과 노하우를 바탕으로 이번 발사 성공에 기여했다.

이외에도 누리호 본체뿐만 아니라 누리호에 함께 탑재된 위성에서도 대전 기업들의 이름을 만날 수 있다. KAIST 인공위성연구소의 차세대소형위성 2호에는 두시텍의 복합항법수신기(GPSR)이, 한국천문연구원의 위성 도요샛에는 솔탑의 이리디움 통신 탑재체를 개발했다.

◆ 부담감 딛고 성공한 도요샛 프로젝트···초소형위성도 임무 수행 중

우주분야의 대표 정부출연연구기관인 한국항공우주연구원(이하 항우연)과 한국천문연구원(이하 천문연)는 누리호에 탑재된 초소형위성 도요샛 프로젝트에서도 그 책임과 역할을 여실히 보여줬다. 도요샛은 세계 최초 편대비행이 가능한 초소형위성으로 천문연이 탑재체를, 항우연이 본체를 맡았으며 2017년부터 2021년까지 프로젝트가 진행됐다.

당시 큐브 위성은 인력양성 및 교육 목적으로 출연연보단 대학에서 주로 개발되어 왔다. 때문에 출연연의 성격에 잘 맞지 않는다는 내부의견도 있었으며, 실제 발사 후 임무를 수행해야 하는 목적형 초소형위성 개발에 부담이 작용하기도 했다. 

그림. 편대비행이 가능한 초소형위성 '도요샛, 아쉽게도 3호기(다솔)는 사출되지 않았지만 남은 3기의 위성이 임무를 수행하고 있다[사진=한국천문연구원]

또한 인력과 예산이라는 실질적인 문제점이 바로 다가왔다. 수백억원에서 수천억원의 예산으로 수십~수백명이 참여하는 프로젝트와 달리 소수의 인력으로 1인 다역을 소화해야 했다. 총 예산 82억원 역시 부품을 구입하고 나면 인건비를 충당하지 못하는 수준이었다.

특히 부품의 경우 모두 해외 부품을 그대로 사용하는 것 역시 딜레마였다. 프로젝트의 성공을 위해선 성능이 검증된 해외 기업의 부품을 사용하는 것이 안정적이지만 비용이 많이 소모될뿐더러 출연연 연구과제로는 부적절하다는 생각이었다.

이에 주요 핵심 부품들을 국산화하는 방향으로 전환했으며, 여러기업들을 수소문하며 찾아다녔다. 그나마 우수한 기술력과 경험을 갖춘 대기업 및 중견기업들의 대답은 거절이었다. 투자 대비 수익성이 너무 낮았기 때문이다. 자연스레 벤처기업쪽을 찾게 되었지만, 제품 품질에서 크고 작은 문제들이 발생했다. 아무리 작은 문제라 할지라도 우주에선 큰 위험으로 작용할 수 있기에 더욱 면밀하게 진행될 수밖에 없었고, 더욱 부담이 될 수밖에 없었다.

5년 간의 호흡을 통해 어렵사리 종료된 도요샛은 당초 2022년 러시아 소유즈-2 로켓에 탑재되어 발사될 예정이었지만 러시아-우크라이나 전쟁으로 지연돼 올해 5월 누리호에 탑재됐다. 1~4호기가 모두 탑재되었지만 3호는 사출이 이뤄지지 않으며 1, 2, 4호기만 임무를 수행하게 됐다. 

이번 누리호에는 도요샛 4기 이외에도 KAIST 인공위성연구소의 차세대소형위성 2호, 져스텍의 JAC, 루미르의 LUMIR-T1, 카이로스페이스의 KSAT3U 등 총 8기의 초소형위성이 탑재됐다. 이중 사출되지 않은 도요샛 3호기와 신호가 잡히지 않은 져스텍의 JAC가 아쉽게도 임무를 수행하지 못했다.

그러나 누리호와 함께 국내 초소형위성들의 가능성 역시 확인할 수 있었으며, 지난 24일 카이로스페이스의 KSAT3U가 국내 개발 초소형위성 최초로 지구를 촬영한 영상을 송신해왔다. 초소형위성들은 6개월~1년 간 지속적으로 임무를 수행할 예정이다.

◆ 우주산업 역시 핵심은 ‘인재’

최근 대전시 우주산업에 날개를 달아줄 소식이 이어졌다. 지난 23일 우주산업 전략의 핵심이라 할 수 있는 ‘우주산업 클러스터 조성사업’의 국비증액 및 예비타당성조사 면제가 확정된 것이다. 

세부적으론 ‘우주기술혁신 인재 양성센터’ 설립 국비예산이 481.5억원에서 712억원으로 증액되었으며, 261억원 규모 ‘연구현장 연계형 우주인력양성사업’이 추가되어 총 973억원 규모로 진행될 예정이다.

그림. 대전 우주산업 교육 및 인재양성의 핵심을 담당하게 될 우주기술혁신 인재 양성센터 조감도

대전시는 4대 핵심전략산업 중 하나로써 우주산업의 추진 내용 중 하나로 '우주산업 3각 클러스터 구축'을 계획하고 있다. 대전시를 포함해 함께 우주산업 클러스터로 선정된 경남, 전남과 전략적 협력 네트워크를 구성함으로써 기업육성 및 생태계 조성을 이어간다는 내용이다.

특히 경남은 위성, 전남은 발사체에 있어 강점을 보이고 있어 위성과 발사체 조립 및 가동시험 등에 있어 지원을 받을 수 있고, 반대로 대전은 두 지역에 기술지원을 할 수 있다. 또한 위성과 발사체 분야 전문 교육을 통해 우수한 인재양성을 이어갈 수 있다는 장점도 있다. 

이에 우주기술혁신 인재 양성센터는 우주산업 우수인력 양성을 위한 첨단 연구·교육 인프라의 핵심시설로 자리 잡을 것으로 기대된다. 이를 통해 지역의 인력난을 해소함과 동시에 지속성장이 가능한 튼튼한 인적자원기반을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.

또한 대전시 내에선 뉴스페이스 발전 협의회, 4대 핵심전략산업 육성포럼 등을 운영하며 산업계 종사자들과 전문가들 사이의 활발한 정보 공유 및 네트워크 형성을 이어나갈 계획이다. 기술적으로는 공공-민간 기술이전 플랫폼을 조성하고 기술인력을 파견 및 지원함으로써 R&D 네트워크 협력도 강화할 계획이다.

세부 산업분야에 있어선 대전시의 잠재역량이 우수하다고 평가되는 인공위성, 발사체, 위성활용 등을 중심으로 연구개발지원 체계를 구축할 계획이다. 특히 지난 2021년 정부의 '초소형위성개발로드맵'이 발표되며 함께 가속성장할 수 있을 것으로 기대된다.

상대적으로 뒤쳐져 있다고 판단되는 국내 우주산업 시장 속 대전이 새로운 우주산업 핵심 클러스터로서 그림을 그려나가기 시작했다. 미국의 스페이스 플로리다(Space Florida), 프랑스의 툴루즈 에어로스페이스 밸리(Toulouse Aerospace Valley), 룩셈부르크의 스페이스 클러스터(Luxembourg Space Cluster) 등의 우수한 우주산업 클러스터에 비견되는 대전만의 독특한 우주산업 클러스터가 형성되는 과정에 귀추가 주목되는 상황이다.

특히 민간주도 뉴스페이스로써는 아직 산업의 형태가 갖춰지지 않은 상황. 대전은 항우연, 천문연, KAIST 등의 주요 핵심기관이 산업의 중심(구심력)을 형성하고, 민간기업이 우수한 기술력과 아이디어를 바탕으로 확장(원심력)을 이어나가야 한다. 특히 이 과정에서 대전시가 전체적인 체계와 방향성을 확립하고 꾸준한 지원을 이어나갈 필요성이 있다.

이번 누리호 발사를 통해 우주산업 세계 7대 강국 반열에 올랐지만 아직 우주는 넓고, 가능성은 많다. 때문에 더더욱 중요해지는 것이 사람이다. 대전만의 우주산업 모델 구축과 함께 지속적인 인재양성 및 연구를 통해 글로벌 우주산업 속 발자국을 남길 수 있길 기대한다.