스페이스X, 이번엔 페어링 캐치에 도전..100%재활용 로켓시대 열리나

스페이스X는 이달 30일 트위터에 스페이스X 페어링 회수 실험 영상을 공개했다. 페어링이 페어링 회수 선박 ′스티븐 씨′의 그물에 걸렸다 떨어지는 모습. 스페이스X 트위터 영상 캡처

민간 우주개발기업 스페이스X는 이달 30일 안타까운 마음이 드는 동영상을 트위터에 공개했다. 이 동영상은 팰컨9 로켓의 상부 위성보호덮개인 페어링이 낙하산에 매달린 채 낙하하다가 페어링 회수 전용 선박 ‘스티븐 씨(Mr. Steven)’에 설치된 그물에 살짝 걸쳤다 결국 바다에 빠지는 장면을 담고 있다. 

로켓의 상단을 보면 버섯 모양처럼 우뚝 솟아있는 구조를 볼 수 있다. 이 구조를 만드는 덮개가 로켓에 탑재한 위성을 외부 환경으로부터 보호하는 구실을 하는 페어링이다. 원뿔의 코끝이라는 의미로 ‘노즈콘’이라고도 한다. 유선형 형태로 디자인돼 로켓이 하늘로 올라가는 중에 공기저항을 최소화시켜주는 역할도 한다. 페어링은 로켓이 궤도에 오르면 위성을 궤도에 방출하기 위해 로켓에서 분리된다.

스페이스X는 한번 만드는 데 약 67억 원(600만 달러)가 드는 페어링을 회수해 재사용하기 위한 연습을 하고 있다. 페어링이 우주에서 떨어지는 것과 같은 상황을 모방해 헬기에서 페어링을 떨어트린 뒤 회수 선박인 스티븐 씨가 이를 그물로 받아내는 실험이다. 

페어링 회수는 쉬운 기술이 아니다. 바다에 떨어지면 찾기 어려울뿐더러 찾아도 바닷물에 부식되는 문제로 재사용이 어려웠다. 이번이 벌써 세 번째다. 지난 7일 진행된 실험에서는 수m 차이로 페어링을 받는 데 실패했다. 페어링에는 추력기를 달아 로켓에서 분리된 뒤에도 낙하 속도와 방향을 조절할 수 있게 했다. 낙하속도를 조절하기 위해 낙하산도 달았다. 페어링은 보통 두 조각으로 분리된다. 이 때문에 실제 로켓에서 떨어진 페어링을 회수하려면 회수 선박 두 척이 필요하다.

전문가들은 실험은 비록 실패로 끝났지만 페어링 재사용이 멀지 않았음을 확인할 수 있었다는 평가다. 스페이스X는 페어링과 2단 로켓도 다시 회수해 완전한 의미의 로켓 재사용을 시도하고 있다.  팰컨9 로켓은 2단 로켓인데 현재는 1단 로켓만 재사용한다. 1단 로켓 재사용은 지난 12월 3번째 재사용한 로켓을 발사하는 데 성공하며 궤도에 올랐다. 반면 위성을 궤도에 방출하기 위해 분리하는 페어링과 1단 로켓 분리 후 추진력을 제공하는 2단 로켓은 아직 재사용하지 못했다.

스페이스X는 완전 로켓 재사용이 가능해지면 발사 비용을 현재 6200만 달러의 90% 선인 500~600만 달러까지 낮출 수 있다고 본다. 로켓 발사 비용의 60%는 1단계 로켓이며 20%는 2단계 로켓, 10%는 페어링, 나머지 10%는 로켓 시험과 조립에 드는 비용이다. 발사 비용을 90% 줄이겠다는 스페이스X의 목표는 1단계와 2단계 로켓, 페어링을 모두 회수해 재사용한다는 계산에서 나온 결과다.

우주개발 경쟁이 본격화하며 발사 비용을 줄일 핵심 기술인 재사용 로켓 개발은 우주개발기업의 중요한 이슈 중 하나다. 제프 베조스 아마존 최고경영자(CEO )의 우주개발기업 블루오리진도 재사용 로켓인 ‘뉴 셰퍼드’를 개발했다. 프랑스 우주기업 아리안스페이스도 로켓 부품을 재사용하기 위한 연구에 한창이다. 마티외 셰즈 아리안스페이스 아리안6 개발 담당 연구원은 지난해 10월 독일 브레멘에서 열린 국제우주대회에서 “발사체에서 엔진이 차지하는 비용이 3분의 2이므로 엔진만 재활용해도 발사 비용을 줄일 수 있다”며 “관련 연구를 진행중”이라고 했다.

30일 스페이스X 페어링 회수 실험 동영상: https://twitter.com/i/status/1090400806703001600

[조승한 기자 shinjsh@donga.com]