[마켓인사이드] 우주발사체 시장 A부터 Z까지

[마켓인사이드] 우주발사체 시장 A부터 Z까지

#우주발사체 #인공위성 #Upstream #민간주도 #저궤도소형위성 #우주클럽 #누리호 #SpaceX #Starlink #Starship

🐋 Erin

지난 16일 예정되었던 한국형 로켓 누리호(KSLV-Ⅱ)의 2차 발사가 센서 신호 이상이 발견되어 결국 무산되었습니다. 향후 발사 일정은 21일로 연기된 상태인데요. 이와 같은 크고 작은 시행착오와 실패를 반복하면서도, 한국 정부는 2조원에 가까운 비용을 투자하며 12년 넘게 자체 발사체 개발에 매진하고 있습니다. 주요 국가 산업 중 하나인 우주발사체, 정의부터 현황까지 <마켓 인사이드>에서 알아보겠습니다!


우주발사체란?

우주발사체란 인공위성 등과 같은 탑재물을 지구 표면에서부터 우주 공간으로 옮기는데 사용되는 로켓을 의미합니다. 우주발사체는 뉴턴의 작용과 반작용 법칙을 기본 원리로 삼고 있는 장치인데요. 작용하는 모든 힘에는 같은 크기의 힘이 반대 방향으로 작용한다는 원리를 적용하여, 연료를 태워 가스를 만들고 이를 노즐을 통하여 분출시킴으로써 추진력을 얻는 시스템입니다.

우주발사체의 종류는 크게 고체로켓과 액체로켓 두 가지로 구분할 수 있습니다. 고체로켓은 일반연료와 산화제의 혼합물인 그레인(Fuel Grain)과 같은 고체추진제를 사용하며, 발사체의 메인 엔진보다는 추진 보강용 로켓에 주로 활용되고 있습니다. 반면 액체로켓은 액체 상태의 추진제를 사용합니다. 액체로켓은 고체로켓에 비해 추력의 조절과 재시동이 용이하기 때문에 대부분의 인공위성 발사체로는 액체로켓이 활용되죠.

또한 우주발사체는 재사용할 수 없는 일회성 우주발사체와 재사용 가능한 우주발사체로 나눌 수 있는데요. 대부분의 우주발사체는 재사용할 수 없는 일회성 우주발사체입니다. 즉, 하나의 발사체로 우주 공간에 옮길 수 있는 탑재물이 단 하나뿐인 것이죠. 그러나 우주왕복선과 같은 재사용 가능한 우주발사체가 일부 존재하며, 최근 기술의 발달로 그 범위가 점차 확대되고 있습니다.


산업 구조와 규모

인공위성산업 구조와 규모 (2018년 기준) ⓒ Euroconsult Report 2019

인공위성산업은 크게 Upstream, Midstream, Downstream 세 단계로 구분됩니다. Upstream은 인공위성 산업의 뼈대로서 인공위성이 우주까지 도달할 수 있도록 환경을 조성하는 단계를 말합니다. 그리고 인공위성을 직접 설계하고 제작하는 단계는 Midstream, 쏘아 올린 인공위성을 활용하여 고객에게 서비스를 제공하는 단계는 Downstream으로 일컫는데요. 우주발사체 산업은 인공위성산업 Upstream에 해당하는 산업군 중 하나입니다.

2018년 기준 우주발사체 산업 규모는 64억달러, 한화 약 8조원 규모였습니다. 과거 10년간 연평균성장률(CAGR) 1.2%로 꾸준히 성장해왔는데요. 앞으로는 기술 발전으로 인한 수익성 증대에 더불어 인공위성 관련 산업의 수요 증가로 CAGR 2%의 더 높은 성장률을 보일 것이라 분석됩니다.


우주 산업의 새로운 트렌드

민간 주도의 상업적 우주개발

최근의 우주 산업은 민간 우주 기업이 시장을 이끌며 우주 산업의 패러다임의 변화를 불러일으키고 있습니다. 과거의 우주개발은 막대한 비용과 규모로 인해, 정부 주도하에 소수 대형기업들이 참여하는 구조로 진행되어왔습니다. 애초부터 우주개발의 태동 원인이 미국과 구소련 간 패권 다툼이었기 때문에, 정치적 목적과 국가 방위를 중심으로 시장이 발전해온 것입니다.

그러나 최근 우주는 민간 우주 기업들이 새로운 미래 먹거리를 찾는 공간으로 변모하고 있습니다. 이런 경향은 아폴로 17호 이후 50여년 만에 추진되는 달 탐사 프로젝트인 아르테미스에서 더욱 두드러지는데요. 아르테미스는 달의 상업적 가치를 부각하고자 하는 프로젝트입니다. 2024년 본격적으로 시행될 아르테미스 프로젝트는 달에 존재하는 헬륨-3 등의 자원 채굴 및 수송 방안을 탐구하고, 달을 화성 탐사의 전진기지로 활용하고자 하죠.

민간 주도 우주 개발이라는 트렌드는 우주 관련 대표기관인 NASA(미 항공우주국)의 전략 역시 변화시켰습니다. NASA의 상징인 케네디 우주센터에서는 2017년부터 민간 로켓을 발사해 왔으며, 스페이스X와의 독점계약을 통해 국제우주정거장에 화물을 운송하고 있는데요. 본연의 업무인 심우주 탐사에 집중하면서도 동시에 민간기업과의 협력을 통해 우주에서의 비즈니스 창출 기회를 제공하고자 하는 전략입니다.

저궤도 소형위성 활성화
궤도에 따른 인공위성 구분 ⓒ 한국무역협회

저궤도 위성(LEO: Low Earth Orbit)이란 고도 2,000km 이하의 상공을 이동하는 위성을 의미합니다. 저궤도 위성은 광역성과 속도 면에서 압도적인 장점을 가지고 있는데요. 저궤도 위성이 군집을 이룰 경우 지상망이 닿지 않는 어느 곳에서라도 통신이 가능하며, 통신 거리가 짧기 때문에 정지궤도 위성 대비 지연 시간이 현저하게 짧습니다. 이런 특징으로 인해 저궤도 위성을 활용한다면, 단순 계산으로 인터넷 연결 밖에 있는 36억명의 인구를 잠재 고객으로 확보할 수 있고 무선통신에 기반을 둔 다양한 산업으로 확장이 가능할 것으로 보이죠.

이런 장점에도 불구하고 저궤도 위성은 오랜 기간 시장의 외면을 받아왔습니다. 비용과 수익성에 심각한 문제가 있었기 때문인데요. 저궤도 위성은 고도가 낮기 때문에 위성 한 대가 서비스를 제공할 수 있는 면적이 정지궤도 위성(GEO: Geostationary Earth Orbit) 대비 1/17로 매우 좁습니다. 따라서 원활한 저궤도 통신 서비스를 제공하려면 최소 500개 이상의 소형 위성이 필요합니다. 이에 따라 저궤도위성 사업은 오랜 기간 수지타산이 맞지 않는 산업으로 여겨져 왔습니다.

그러나 기술 고도화로 인해 발사 비용이 낮아지면서 저궤도 소형위성 산업이 재조명되고 있습니다. 위성의 제작비용과 발사 비용, 무선데이터 처리 비용 등 기존 위성 산업의 성장 저하 요인으로 작용했던 비용이 대폭 감소하고 있기 때문인데요. 대량생산 도입을 통해 제조 비용이 지난 10년 전 대비 43% 감소하였으며, 탑재체 내 부품 소형화로 인해 같은 성능을 가진 위성의 무게가 절반가량 감소한 것입니다.

우주발사체 발사 빈도 증가

민간 우주 기업과 저궤도 소형위성 시장의 활성화는 우주발사체의 수요 증대로 이어졌습니다. 2020년 우주 발사체는 총 114회 발사가 이뤄졌는데, 이는 전년도인 2019년 97회보다 17.9% 늘어난 수치입니다. 이 가운데 정부 소유가 아닌 탑재물을 실은 발사는 총 38회로, 아직 비중은 낮지만 2019년 대비 40.7%의 증가율을 보이며 빠르게 성장하고 있습니다.

우주발사체의 발사 빈도는 저궤도 위성통신 사업을 영위하고자 하는 민간 기업의 주도하에 빠른 속도로 증가할 예정입니다. 영국의 저궤도 위성통신 사업자인 OneWeb은 연방통신위원회에 6,372개 위성에 대한 궤도 승인을 이미 요청했습니다. Amazon은 저궤도 위성통신 산업의 선점을 위한 카이퍼 프로젝트를 발표하며 2026년까지 총 1,500여개가량의 위성 발사를 목표로 한다고 밝혔습니다. 우주산업 성장을 주도하고 있는 SpaxeX의 Starlink 프로젝트는 2027년까지 약 12,000개의 위성을 발사할 예정입니다.


우주발사체 기술 보유국

세계 우주클럽 가입국 현황 ⓒ 국가미래연구원

다만, 우주산업의 빠른 성장에도 불구하고, 우주발사체 기술을 보유한 국가는 손에 꼽힙니다. 지금까지 다른 나라 도움 없이 발사체를 쏠 수 있는 나라는 러시아, 미국, 프랑스, 중국, 일본, 인도, 이스라엘, 이란, 북한 등 9개국인데요. 그러나 이 중 그러나 1톤 이상의 실용 위성 발사기술을 보유한 나라는 6개국뿐입니다. 이스라엘, 이란, 북한은 300㎏ 이하의 탑재물만 발사가 가능하기 때문입니다.

이 때문에 한국형 로켓 누리호 KSLV-Ⅱ 성공 여부가 세계의 주목을 받고 있습니다. 누리호는 1.5톤급 실용위성을 지구 저궤도에 투입할 수 있는 우주발사체로, 설계부터 발사까지 전 과정을 100% 한국 자체 기술로 진행하고 있는데요. 본래 지난 16일 발사 예정이었던 누리호는 센서 신호 이상으로 인해 일정이 21로 연기되어 있는 상황입니다. 만약 누리호 발사에 성공한다면 한국은 세계 7번째 우주 강대국으로 인정받을 것으로 기대되고 있습니다.

다만 앞서 설명드린 트렌드와 같이 최근 글로벌 우주 산업에서는 정부보다 민간 기업들의 중요도가 점차 높아지고 있습니다. 실질적으로 최근 우주산업의 성장세를 이끈 주역은 정부가 아니라 민간 우주 기업들인데요. 이 중 우주 산업의 민간 트렌드를 주도하였으며, 시장의 가장 큰 관심을 받고 있는 기업은 바로 SpaceX입니다. 우주발사체와 인공위성 등을 설계 및 제조하는 SpaceX는 높은 기술력을 바탕으로 우주 시장의 선두 주자로 자리매김하기 위해 대규모 투자와 프로젝트를 진행 중입니다.


SpaceX

개요

SpaceX는 글로벌 전기차 기업인 Tesla의 CEO 일론 머스크가 2002년 설립한 민간 우주 기업입니다. SpaceX는 일론 머스크가 50%의 지분을 보유한 비상장기업으로, 지난 5월 사모 투자자들에게 제공된 지분 매각 제안서에 따르면 Space의 기업가치는 약 1,250억 달러, 한화 약 159조 원으로 평가되고 있는데요. 아직 매각 제안이 성사되지 않았지만, 만약 성사된다면 SpaceX는 미국 내 기업가치 1위 스타트업으로 등극하게 됩니다.

BM

SpaceX의 수익 창출 방안은 크게 세 가지입니다. 첫 번째는 로켓과 위성 제작과 발사인데요. SpaceX의 가장 중요한 고객은 미국 국방부와 NASA입니다. 2020년 미국 국방부로부터 한화 1,700억원 규모의 미사일 추적 위성 건설 사업을 수주 받았으며, 2021년에는 NASA와 한화 3조 2,400억원 규모의 달 착륙선 개발 계약을 체결하기도 했는데요. 민간 기업 고객으로는 해리스 테크놀로지(L3Harris Technologies)에 위성 4기를 공급하는 의뢰를 받기도 했습니다.

SpaceX의 두 번째 수익 창출 방안은 저궤도 위성통신 산업 스타링크(Starlink) 프로젝트입니다. 2027년까지 스타링크 위성 약 42,000개를 발사하여 지구 전역에서 이용 가능한 초고속 인터넷 서비스를 제공하고자 하는 프로젝인데요. 2020년 가을부터 서비스를 시작한 스타링크 서비스는 다른 위성 인터넷 제공사보다 더 빠른 속도와 대기 시간을 약속하고 있으며, 2022년 1월 1일 기준 1,994개의 저궤도 소형위성이 서비스를 제공하고 있습니다. 구독모델로 수익이 창출되기 때문에 안정적인 현금흐름을 기대할 수 있다는 점이 특징입니다.

마지막으로 SpaceX는 우주여행을 통한 수익 창출을 계획하고 있는데요. 2021년 9월 SpaceX는 팰컨9(Falcon 9)으로 세계 최초로 민간인만이 탑승한 우주 로켓을 발사했습니다. 해당 로켓은 3일간의 우주여행 끝에 무사히 지구로 귀환했는데요. 탑승 비용이 공개되지 않았을뿐더러 아직 제대로 상용화되지 않았지만, 분명 SpaceX의 차기 주요 수입원 중 하나이자 우주 공간 상업화의 초석으로 인지되고 있습니다.

[기업한입] SPACE X를 통해서 본 우주 산업의 미래
올 한해 우주 산업에 대한 관심이 뜨거웠습니다. 잊을 만 하면 새로운 우주 이슈들이 언론의 1면을 장식했는데요. 오늘은 올해의 우주 관련 이슈들을 정리해보고, 현재 최고의 우주 기업인 SPACE X의 사업을 통해 우주 산업의 지형을 살펴보려 합니다.

미래 전략

SpaceX에게 2022년은 회사의 명운이 걸린 아주 중요한 해입니다. SpaceX의 대형 프로젝트이자 세계 우주산업의 게임체인저가 될 수 있는 초대형 로켓 스타십(Starship)의 첫 우주 궤도 비행이 예정되어 있기 때문인데요. 스타십은 한 번 발사로 소형위성 400~500개를 지구 저궤도에 올릴 수 있도록 설계된 발사체로, 지금까지 개발한 어떤 로켓보다 강한 성능을 갖고 있습니다. 더 나아가 스타십은 100% 재사용이 가능하기 때문에 성공한다면 우주 산업 전체의 수익성을 뒤바꿀 수 있으리라 기대되죠.

또한 스타쉽의 성공은 곧 SpaceX의 주요 프로젝트인 스타링크의 성공과도 관련이 깊습니다. SpaceX는 현재 재사용이 가능한 팰컨9 로켓을 활용하여 저궤도 위성을 띄우고 있는데, 펠컨9는 한 번의 발사로 평균 48~53개 소형위성을 올릴 수 있습니다. 스타쉽의 성능은 펠컨9의 10배로, 스타쉽이 실전배치 된다면 스타링크의 구축에 엄청난 속도가 붙을 것으로 예상됩니다. 스타링크 프로젝트가 성공적으로 자리 잡아야 SpaceX의 궁극적인 목표인 유인 달 기지 건설과 화성 이주 프로젝트를 위한 자금을 마련할 수 있죠.


2021년 11월 기준 유럽우주기구(ESA)의 통계에 따르면 지금까지 약 6,120기의 우주발사체와 약 12,170기의 인공위성이 성공적으로 발사됐으며, 현재 약 4,700기의 인공위성이 우주에서 정상적으로 운용되고 있습니다. 우주 산업 기술의 비약적인 발전은 곧 우주에 대한 새로운 수요를 창출하고 있는데요. 지구 전역에서의 통신 연결을 넘어 우주 공간 자체의 산업화까지, 영화에서나 나오던 서비스가 현실에서 구현되고 있는 것입니다.

산업의 성장에 발맞춰 우주광물탐사, 소형 위성, 위성영상 데이터 분석 등 새로운 분야에 도전하는 벤처기업들 역시 다수 등장하고 있는데요. OECD는 우주산업이 이미 세계 경제의 중요한 일부분을 구성하고 있다고 평가하고, 독립된 ‘우주경제(space economy)’의 등장을 공식화하기도 했습니다. 2040년 27조 달러까지 성장할 것으로 예측되는 우주 산업, 패권을 잡는 것은 누구일까요?


오늘의 <마켓 인사이드>는 어떠셨나요?

좋았던 점, 부족했던 점, 개선되었으면 하는 점 등을 자유롭게 말씀해주세요!

BYTE+ 구독자 피드백
오늘의 BYTE+ 콘텐츠는 어떠셨나요?BYTE+에 대해 자유롭게 의견을 말씀해주세요!좋았던 점, 부족했던 점, 개선됐으면 하는 점 등을 적어주시면 최대한 빠르게 반영할 수 있도록 노력할게요 :)

대화에 참여하세요
1 이달에 읽은
무료 콘텐츠의 수

BYTE의 프리미엄 콘텐츠 구독 서비스, BYTE+⭐️

월 9,900원으로 BYTE의 모든 콘텐츠를 자유롭게 이용하세요!

Powered by Bluedot, Partner of Mediasphere
닫기