이번 포스팅은 최근 우주항공업계에 돌풍을 몰고온 주인공, 스페이스X를 둘러싼 업계의 지각변동과 격렬해지는 전쟁 분위기에 대해서 제 개인적인 사견을 곁들여서 평론해보려 합니다. 인용하는 자료들은 그간 여러 발사체에 대해 알려진 공개된 내용, 그리고 최근 인터넷에 떠도는 풍문들, 여론, 정책의 흐름 등을 모두 망라했기에 반드시 정확하진 않음을 미리 알려드립니다.

우주로켓시장의 현재 상황.

현재 전세계 로켓시장의 절반 가까이 미국이 차지하고 있습니다. 또한 그중에서도 꽤 많은 비중을 차지하는 세계 최대의 단일 고객이 바로 미공군입니다. 우주로켓은 군사적 목적으로 사용되는 경우도 많아서 반드시 자국 로켓을 사용해야 할 필요성도 높은 분야입니다.

미국-러시아-유럽연합-일본-중국이 현재 주요 로켓 발사국가입니다. 그중에서 러시아 로켓들(제니트, 프로톤, 소유즈)이 가성비가 높았지만 타국이 이용하는데 한계가 있고, 또한 가격도 차츰 인상되어서 이제는 그리 저렴하지도 않게 되었죠.

미국의 로켓시장은 록히드마틴-보잉이라는 두 초거대 군산복합체가 독점해왔습니다. 또한 발사업체는 아예 록히드마틴과 보잉이 합자회사인 ULA를 세워서 협력하고 있습니다. 경쟁이 사라진 미국 로켓시장... 그 결과 미국로켓의 신뢰성은 높지만, 발사비용마저도 높게 형성되어 왔죠.

ULA는 화물의 성격에 따라서 록히드마틴의 아틀라스-V, 보잉의 델타-IV를 섞어서 로켓발사를 합니다. 아틀라스-V는 러시아제 로켓엔진을 수입해서 사용하는것으로도 유명하죠. 그러다가 스페이스X가 끼어들면서 상황이 아주 복잡해진게 최근의 일입니다. 우주로켓에서는 신뢰성이 매우 중요한데, 스페이스X의 팰컨9 로켓은 십여차례 발사를 거듭하면서 이젠 신뢰성도 얻었으니까요.

ULA와 스페이스X의 대립구도, 그리고 제품들에 대해 비교해보겠습니다.

- ULA : 아틀라스-V 로켓

- ULA : 델타-IV 로켓

델타-IV로켓도 역시 페이로드 하중에 따라서 보조부스터를 여러개 부착하기도 합니다. 위 사진은 초중량물을 운반하기 위해 아예 1단로켓을 3개 병렬로 묶은 델타-IV헤비 입니다. 현재 세계 최고가 로켓이기도 하죠. 델타-IV는 효율이 뛰어난 액체수소엔진을 사용합니다. 델타-IV는 현재 미디엄+와 헤비 버젼을 주로 발사하고 있습니다. 델타-IV 헤비는 1회 발사가격이 무려 4,200억원입니다. 현존하는 로켓중에서 가장 무거운 28톤의 중량물을 지구저궤도에 운반할 능력이 있습니다.

대충 정리하면, ULA는 록히드마틴과 보잉의 합자회사로서 미국 발사체 시장을 독점해왔습니다. 아틀라스-V는 9~18톤의 중량물을, 델타-IV는 12~28톤 중량물을 운반하는 편입니다. 발사횟수는 아틀라스-V가 더 많습니다만, 20톤을 넘는 고중량물은 델타-IV가 거의 도맡아서 더 비싸게 초과무게 할증료 받으면서 발사하는 편입니다. 결국 록히드마틴과 보잉이 시장을 절반씩 나눠먹는 셈이죠.

ULA는 공식적으로 자신들이 발사하는 발사체의 1회 발사비용이 평균 2,520억원이라고 밝히고 있습니다. 그리고 대놓고 밝히진 않지만, 사실상 대놓고 스페이스X(유일한 경쟁사)를 겨냥해서 스페이스X의 팰컨9 발사비용이 1,000억원대 이하라는 점에 대해 서비스가 다르고, 전체 과정 어쩌구 등등 하면서 사실상 ULA의 로켓도 스페이스X처럼 1,000억원대 이하라고 주장하고 있는데... 실상은 거짓에 가깝다고 보시면 됩니다. ULA의 로켓은 제작과정, 수많은 하도급업체 나눠먹기 관행, 용역, 관료주의, 기타등등 비효율성에 의해 쉽게 가격이 낮아질 수 없는 구조입니다. 전형적인 관주도 개발사업의 양상이죠.

ULA는 록히드마틴과 보잉의 합자회사이지만, 록히드마틴과 보잉의 뒤에는 수많은 미국의 로켓관련업체들이 있습니다. 오랜 시간동안 카르텔화된 방대한 사업분야입니다.

NASA는 정부예산으로 움직이는데, NASA 활동에 핵심적인 우주발사체의 가격이 계속 오르면서 이제는 우주정거장에 생필품 공급마저도 예산부족에 허덕일 지경이 되었죠. 그래서 외주(러시아에 위탁해서 유인우주비행사 파견, 일반화물은 자국 민간업체 고용)를 주기 시작했습니다. 그런데 왜 민간용역을 줄때 ULA는 빠졌을까요? ULA의 문제점을 NASA도 익히 알고 있다는 뜻입니다. 정확히 말하면 오바마 행정부 초기에 NASA와 군산복합체간 결탁으로 우주예산이 삽질예산이 된것을 교통정리하면서 허드렛일은 신생업체에 맡기고, ULA(록마-보잉) 입김도 무시는 못하니 돈되는 일은 계속 록마-보잉에 주기로 한것입니다.

이번에 폭발한 CRS-7 (스페이스X의 팰컨9 v1.1)이 바로 우주정거장에 물자를 보급하는 NASA와의 계약입니다. CRS에는 스페이스X와 더불어 오비탈ATK(오비탈 사이언스가 이름바꿨음)가 참여했습니다.

여기서 재미있는 사실은, 오비탈 사이언스는 사실 독자로켓을 완벽히 만들 능력이 없는 군산업체였습니다. 기존의 로켓군산업체들과 연관이 되어, 특히 ATK라는 미국 최대의 고체연료로켓회사와 밀접한 관계를 유지하며 안타레스 로켓을 개발했습니다. 그런데 작년말에 안타레스 로켓을 이용한 CRS미션이 폭발사고로 실패했죠. 또 1단 메인엔진은 러시아제 수입해서 쓰던 처지라서 러시아 제품의 신뢰성을 비난하며 다시금 러시아제 다른모델 엔진 수입하겠다고 합니다. 웃긴거죠...

오비탈 사이언스는 그 사고 여파인지, 사실상 후원자였던 ATK가 전면에 나서서 합병해버렸습니다. 지금 이름은 오비탈ATK입니다. 각종 무기, ICBM, 정밀유도미사일, 그리고 안타레스 로켓과 페가수스 로켓 등을 만듭니다. 제 개인적 평가로는 오비탈ATK는 향후 민간우주로켓 상업화 경쟁에서 큰 경쟁력은 없을 것으로 보여집니다.

그런데 ATK라는 회사는 우주왕복선 초대형고체부스터도 만들었고, 미국 로켓들이 사용하는 고체연료부스터 대부분을 제작합니다. 당연히 록히드마틴-보잉과도 친밀한 업체라는거죠. 미국 로켓카르텔의 일원이라고 보는것이 맞습니다.

하지만... 스페이스X는 기존 로켓카르텔과 처음부터 꽤 다른 노선을 추구해온 이단아입니다. 기존 부품업체들과도 단가가 안맞으면 차라리 자신들이 직접 제조하므로, 관산업체와 달리 시장경쟁을 적극적으로 추구해온 편입니다.

- 스페이스X : 팰컨9 v1.1

초기의 팰컨9을 개량하여 현재 주력으로 사용하는 제품입니다. 단순화-대량생산을 모토로 발사비용을 획기적으로 낮췄죠. 팰컨9은 우리나라의 인공위성도 한대 발사해주기로 계약한 것으로 알고 있습니다. 1회 발사비용이 700억원이 채 안됩니다. 운반중량도 13톤 가량으로 꽤 되는 편입니다. 하지만 아직까지는 간단한 위성, 또는 자사의 드래곤 v1 화물선을 이용한 물자운반만 가능하므로 복잡한 미션은 ULA가 노하우를 알려줄리 전무하므로 불가능합니다. 그 노하우가격을 ULA는 엄청 비싸게 책정하고 있는셈이죠. ULA의 가격셈법을 보면 배보다 배꼽이 더 큽니다. 로켓 자체의 순수한 가격은 스페이스X보다 싸다고 주장하고 있으니까요.

위 사진은 팰컨 헤비입니다. 금년말에 시험발사가 예정되었습니다. 팰컨 헤비는 1단을 3개 병렬로 이어붙여서 마치 델타-IV 헤비처럼 만든 버젼입니다. 팰컨 헤비는 몇가지 신기술 등의 적용이 가능하고(크로스피드, 재활용), 최대 52톤의 화물을 운반할 수 있습니다. 중요한 발사가격은 1,850억원입니다. 델타-IV헤비에 비해 거의 2배 가까운 운반중량임에도 가격은 절반이 안되죠. 또한 우주로켓에서 최대운반중량도 매우 중요한 요소입니다. 성능면에서 델타-IV 보다 몇배 이상 뛰어나다고 봐야합니다.

25톤짜리 로켓 두번 쏴서 우주에서 도킹으로 50톤을 만드는것보다, 차라리 50톤쯤 되는 로켓을 한번에 쏘아올리는게 더 편하고 값도 싸게 먹힙니다. 그런데 한번에 50톤 쏘아올릴 수 있는 로켓은 현재 인류가 보유하고 있지 못합니다.

기존의 로켓업체들은 화물운반중량이 2배가 될때, 발사가격은 몇배 이상 더 받았었는데 스페이스X는 정반대로 하고 있습니다. 13톤에 700억원 받다가, 53톤에 1,850억원이라고 하니 무거울수록 더 싸게 받는 셈입니다. 완전한 가격파괴죠.

그래서 군산복합체들에게 고비용을 강요당하던 미공군이 스페이스X의 팰컨 헤비에 적극적으로 지원하고 있는 편입니다. 연구개발비 지원도 하고 있고, 공군발사장에서 쏘아 올릴 계획도 있습니다. 초중량 로켓은 군사적으로 매우 중요한 의미를 지니고 있습니다. 만약 팰컨 헤비가 저렴한 가격에 성공한다면 미국 첩보위성들은 지금보다 두배 이상의 수명과, 더 높은 정찰능력을 얻을 수 있기 때문이죠.

여기까지는 서막에 불과 합니다. 스페이스X와 기존의 로켓업체들(ULA로 대표되는...)간의 우주전쟁 내막을 더 깊숙히 알아보겠습니다.

- Commercial crew program

스페이스X가 초기에 도약하는데 결정적 지원이 되었던 CRS를 NASA와 계약한 배경을 설명했었습니다. 세계금융위기에 처한 오바마 행정부의 NASA예산 교통정리시에 단순화물운송사업권을 스페이스X에 넘기면서 스페이스X는 초창기 위기를 넘기고 결국 안정적인 로켓업체로 자리잡았죠.

그런데 돈되는 사업인 유인우주비행사 운송권은 일단 러시아에 위탁했었습니다. 우주왕복선을 서둘러 은퇴시키면서 당장 쓸 유인우주선이 없었던 것이죠. 그래서 새로 개발해서 사용하기로 했는데 이 사업에 3개 업체가 유력했습니다. 보잉, 스페이스X, 그리고 시에라네바다 라는 업체입니다.

보잉은 아폴로 시절에도 우주선을 만들던 경험이 있어서 풍부한 기술력과 경험을 무기로, 스페이스X는 비록 새롭게 우주선 분야에 뛰어들지만 가격경쟁력과 효율적인 신기술을 장점으로, 시에라네바다는 기존 우주왕복선처럼 글라이딩식 재활용 우주선을 장점으로 내세웠습니다.

미국의 새로운 유인우주선 프로그램은 두가지 입니다. 하나는 오리온우주선(심우주 우주선), 또 하나는 CCP입니다. CCP는 우주정거장까지만 우주비행사를 보내면 되므로 비교적 가까운 우주까지만 가는 연안여객선인 셈이죠. 그런 CCP는 무인화물계약인 CRS에 비해 당연히 돈이 더 됩니다. 그리고 CCP사업자로 최종적으로 보잉과 스페이스X가 NASA와 계약했습니다.

여기서 또 재미있는 사실이 있습니다.

위 모형들은 CCP사업제안에 참여했던 업체들과 우주선의 모형입니다. 맨 왼쪽이 보잉의 CTS-100, 가운데가 시에라네바다의 드림체이서, 오른쪽이 스페이스X의 드래곤 v2 우주선입니다. 그런데 CTS-100과 드림체이서는 어째 똑같은 로켓에 올려져있죠? 바로 록히드마틴의 아틀라스-V 로켓에 장착되는 우주선들입니다.

결국 보잉이나 시에라네바다가 되면 로켓은 ULA가 담당하게 됩니다. 반면에 스페이스X는 로켓과 우주선을 모두 독자적인 것을 사용하는 시스템입니다. 우주선과 발사체는 서로 밀접한 관계가 있으므로, 연결하는것은 거의 한업체처럼 기술적인 제휴가 있어야 가능합니다. 특히 안전성이 최우선인 유인우주선에 있어서는 유기적인 협력이 매우 중요합니다.

CCP에서는 보잉이 주계약자입니다. 더 많은 포지션을 얻었고 계약금액도 크죠. 스페이스X는 보조사업자인 셈이며, 배정된 금액도 적습니다. 하지만 그 돈으로 분명히 유인우주선 분야에서도 급성장할 원동력이 될것은 그간 보여준 행보로 쉽게 짐작이 가능하죠.

[ 보잉 CTS-100 ]

 

[ 드래곤 v2 라이더 우주선 ]

보잉을 위시하여 록히드마틴, 그리고 수많은 로켓관련업체들은 수십년간 수백조원 이상의 예산을 받아먹으면서 지금의 로켓기술을 완성했습니다. 그럼에도 로켓은 비싸고, 신형 우주선 개발하려면 돈이 어마어마하게 소요됩니다. 스페이스X는 그런것 없이도 쥐꼬리(?)만한 예산으로 지금의 기술력을 달성했죠. 이것이 문제입니다.

최근 CCP 사업에 배정된 예산총액이 미의회에서 감액당했습니다. 그로인해 사업조정은 불가피해졌고, 그 최대 피해자가 스페이스X가 될 우려가 높다고 합니다. 일각에서는 이것이 보잉의 로비로 상원에서 의도적으로 예산을 줄인거라고 합니다. 대신 러시아는 어부지리로 미국우주비행사를 우주정거장에 보내는 사업을 일년 정도 더 할 수 있게 됩니다. 미국업체들은 예산감축으로 개발지연이 불가피하니까요. 만약 보잉과 스페이스X에 지금과 같은 비율로 예산을 배정하면 일정에 차질이 심해질게 뻔하니까, 차라리 스페이스X를 빼고 보잉 독자적으로 개발하게 하는게 맞다는 논리입니다.

여기에는 단순히 보잉(?)의 로비가 과연 실제했는지 여부보다는, 그로 인해서 스페이스X가 유인우주선의 개발에 타격을 입게 되면 더 나아가서 로켓카르텔이 얻게 되는 큰 이익도 생각해봐야 합니다. 이 문제는 단순하게 CCP에만 국한되는게 아니기 때문이죠.

더불어 온갖 루머가 확산되고 있는데, 대체적으로 로켓에 관심있는 네티즌들은 스페이스X를 혁신의 아이콘으로 보면서 기존 로켓카르텔에 대한 반감이 심한 편입니다. 하지만 스페이스X에 대한 태클은 여기서 그치지 않습니다. 스페이스X에 우호적인 NASA관계자들에 대한 협박과 테러위협설까지 거론되고 있는 상황입니다.

- 오리온 우주선과 SLS (Space Launch System)

자... 이제 본론으로 들어가겠습니다. 지금까지 한참 떠들었는데 무슨 본론이냐구요? 바로 돈 이야기입니다. 이번 우주전쟁은 냉전처럼 군사적으로 우주를 누가 점유하고, 달정복은 누가 먼저하는 식의 자존심 싸움이 아니라 21세기답게 글로벌 기업들의 경제전쟁입니다.

미국은 우주왕복선 시대를 거치면서 21세기에 달 재정복, 화성 유인정복, 우주식민지 등등을 계획하면서 컨스텔레이션 계획이란 것을 시도했었습니다. (자세한 설명은 생략) 그 결과.... 막대한 예산이 소요되었지만 로켓과 우주선, 장비 개발은 지지부진하고 추가로 예산이 계속 상승되던 상황이었죠. 작금의 F-35와 비슷한 양상이었습니다. 하긴 개발업체가 바로 그 녀석들이니까요. 수법도 똑같았습니다. NASA는 우주정거장에 식량 보낼 돈도 허덕이면서, 향후 사용할 신형로켓과 우주선 개발비용으로만 엄청난 출혈이 계속되던 찰라에 금융위기가 옵니다. 오바마는 초기에 국가기관들의 예산절감을 추진하면서 NASA에도 칼질을 하는데 보니깐 컨스텔레이션 계획이 아주 가관인거예요. 그래서 중단시킵니다.

컨스텔레이션 계획을 중단시키고 보니 또 우주왕복선도 퇴역을 앞당기고 있는데, 그 뒤엔 미국에 쓸만한 우주선이 아예 없는 상황이 되었습니다. 그래서 자존심도 지켜야 하고, 지구를 지켜야 하는 사명감도 있고 해서 대폭 축소시킨 SLS계획을 시작합니다. 오리온 우주선은 크기도 줄여서 비용절감을 하려고 했죠.

하지만 현재 와서는 SLS 조차도 컨스텔레이션 계획의 초기에 예상한 예산을 이미 웃돌고 있습니다. 2018년에 첫 발사를 할때까지 들어가는 돈이 상상 이상이니까요. 그리고 2021년인가? 달 근처에 소행성 잡아다놓고 유인탐사까지 계획되었습니다.

첫 발사될 SLS 발사체의 발사비용(개발비 제외)은 6,000억원 가까이 되는것으로 예상됩니다만, 더 늘어날 수 있습니다. SLS는 개발기간도 오래걸렸고, 최대 운반중량이 70톤 입니다. 개발 당시에는 인류 최대의 로켓이었죠. 하지만 그 사이에 스페이스X가 덜컥 독자개발한 팰컨 헤비를 먼저 실험발사하겠다고 합니다. 70톤에 조금 모자라는 50톤대, 가격은 1/4수준....

여기서 그치는게 아니라 스페이스X는 SLS가 본격적으로 발사될 시기엔 아예 100톤이 넘는 초중량 발사체로 더욱 업글할 계획이죠. SLS는 버젼이 여러개입니다. 그중에서 130톤짜리 버젼도 계획중인데 발사비용이 1회에 2조원 예상입니다. 스페이스X는 150톤 짜리도 계획중이죠. 가격차이는 상상에 맡기겠습니다. SLS발사체 자체는 주로 보잉이 개발을 담당하고 있습니다.

ULA(록마-보잉)을 위시한 로켓카르텔은 지금껏 저런식으로 미국정부를 등쳐먹고 있었죠. 맛배기 제품 조차도 정부돈을 펑펑 쓰면서 질질 시일을 끌며 개발합니다. 그 뒤에 더 업글된 제품은 몇배 뻥튀기로 팔아먹죠. 물론 기술력을 독점하고 있을땐 그럴 수도 있는 일입니다만, 스페이스X는 기존 카르텔보다 더 혁신적인 기술을 계속 개발하면서 실제로 적용하고 성공하고 있는데 가격도 꽤 쌉니다.

오리온 우주선이라는게 있습니다. 록히드마틴이 주사업자로 개발중이며, SLS와 함께 세트품목입니다. 그런데 이것을 가만히 보면 보잉의 CTS-100과 형상과 원리, 기술적으로 매우 흡사하며 연관성도 있습니다. 마치 오리온의 다운스펙버젼이 CTS-100으로 보일 정도입니다. 전통적인 캡슐형 방식이라 그럴 수도 있습니다.

SLS와 오리온의 개발비용은 가히 천문학적 입니다. 얼마가 들어가냐면 4대강 예산과 거의 비슷합니다. 그리고 추가로 후속개발을 지속하려면 40~50조원은 더 필요하다고 하니까요. 이미 들어간 비용도 15조원이 넘습니다.

다 좋았는데, 스페이스X의 팰컨 헤비가 현실화 직전이 되니까 단가계산에 심각한 장애물이 되었고... 그 다음으론 스페이스X가 마저 화성까지 정복한다고 하니까 더 미칠 지경이 되는거죠. ULA체제에서는 화성에 유인우주선 보낼려면 1,000조원은 거뜬이 들어갈겁니다. 그때쯤 되면 기술격차까지 나서 더 이상 군산복합체들이 설 자리는 없어질 겁니다.

CRS나 CCP가 그냥 커피라면... SLS와 오리온은 TOP 프리미엄 골드 스페셜 에디션이죠.

스페이스X의 CRS-7이 이러한 시기에 폭발사고를 낸것은 중요한 의미를 지닙니다. 아직까지 ULA의 발사체들(아틀라스, 델타)은 오랜 전통과 낮은 실패율을 자랑합니다. 스페이스X는 20여차례 가까운 발사에서 첫번째 상업적인 발사실패입니다. 첫 실험발사시 실패는 제외한 것입니다. 스페이스X 반대진영에서는 분명히 이번 사고를 견제의 중요한 시점으로 잡을 것입니다.

금년 하반기에 잡혀있는 팰컨 헤비의 시험발사 일정도 영향을 받을 수 있습니다. (그 발사는 미공군과 연계되어 진행됩니다)

CCP 예산축소와 맞물려서 드래곤 유인우주선의 발사체인 팰컨9의 신뢰성을 거론하면서 CCP 사업자에서 스페이스X를 탈락시키려는 시도가 지속될 지도 모릅니다. 만약 그렇게 된다면 스페이스X는 유인우주선 개발자금을 잃게되는 셈이죠.

공격적인 신기술 개발을 진행중인 스페이스X의 일정에 일단 돈줄을 조이고, 그 사이에 반대진영에서는 새로운 경쟁구도를 만들어갈 수도 있습니다. 일례로 아마존 창업자 제프 베조스의 블루오리진은 이미 ULA와 적극적으로 협력하여 스페이스X와 완벽하게 경쟁할 수 있는 구도의 민간로켓회사를 진행중입니다.

ULA가 스스로 독이 될 수도 있는 또다른 기술력있는 민간로켓회사를 왜 지원하는지 한번 생각해볼 문제입니다. 개발방향이 스페이스X와 블루오리진은 매우 유사합니다. 일각에서는 갑부들이 민간우주여행 등을 목표로 로켓회사 등을 세운다고 하지만, 이면에는 기술적으로 기존의 ULA체제 vs. 스페이스X의 대립구도일 뿐입니다.

물론 이러한 진정한 가격경쟁체제가 새롭게 등장하면서 그간에 없었던 우주발사체 가격의 하락, 우주선 단가의 하락이 곧 가시화되는 일이 있을 수 있습니다. 우주에 비용을 줄이면서 갈 수 있다면 인류의 우주시대는 더욱 앞당겨지겠죠.

어쨌든 스페이스X가 던진 돌 하나가 이제는 파도가 되어 미국의 우주로켓 시장을 뒤흔들고, 더 나아가 기존의 우주개발에 대한 인류의 방향성 마저 바꾸고 있는것은 맞습니다. 시장경쟁원리가 전혀 통하지 않던 분야에 시장경쟁이란 것을 도입한 셈이죠.

우리나라도 국가적인 추진으로 우주로켓을 열심히 개발중입니다만... 여기에 문제점이 지금 많다는 것도 인식할 필요가 있습니다. 방향의 문제가 아니라, 방법의 문제입니다.

"이 포스팅은 공식적인 사실 이외에 소문 등에도 근거한 전적으로 주관적인 의견일 뿐입니다."