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[IT뉴스]‘지구 최강’ K 제조업…제도 다듬고 정책 문턱 낮춰 ‘우주로’[이창진의 우주로 읽는 과학]

온카뱅크관리자

2026-06-08 20:37:28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 한국 ‘우주경제’ 도약의 길은 
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 일러스트 | 김상민 기자 yellow@kyunghyang.com
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 우주 환경·임무 특성에 따라 전기·전자·전기기계 부품 ‘더 높은 신뢰도’ 요구 
 세계 최고 수준인 한국 제조업의 기술적 잠재력, 우주산업으로 확장될 수 있는 좋은 기반 
 비우주 산업의 기술·인재를 얼마나 효과적으로 유입시키냐에 따라 우주산업의 경쟁력 결정 
 현재는 우리나라 민관군 개발 주체들이 서로 다른 기준과 절차를 혼용하는 경우가 많아 
 선진국처럼 성능 표준 제정·제도적 지원 서둘러 ‘개방형 우주산업 생태계’ 만들어야
 </blockquote>
 2022년 발사된 한국의 달 궤도선 ‘다누리’는 지금도 달에서 탐사 임무를 수행 중이다. 애초 예정된 수명은 1년이었지만, 기능에 전혀 문제가 없어 추가 운영을 하고 있다. 다누리는 2028년 3월 달 표면에 충돌하며 임무를 마감할 예정이다.
 다누리의 성공적인 운용은 훌륭한 설계와 효율적 관리가 이뤄낸 성과임이 틀림없다. 다만 임무 수명을 훨씬 넘는 운용은 향후 우주탐사에서 설계 여유와 비용 효율성 사이의 균형에 대한 검토 필요성을 제기하고 있다.
 우주는 지상과는 본질적으로 다른 극한 환경의 공간이다. 거의 진공에 가까워 재료에서 ‘방출가스 현상(outgassing·물질 내부에 갇혔던 기체가 밖으로 빠져나오는 일)’이 발생한다. 특히 태양 노출과 그림자가 반복되는 환경에 따른 큰 온도 변화는 극심한 열 하중을 만든다. 지구 궤도상에서 유체와 열의 거동은 지상과 전혀 다른 양상을 보여주는 것이다. 여기에다 우주방사선은 전기·전자·전기기계(EEE) 부품의 오동작과 손상을 초래한다. 따라서 위성의 임무 성공은 우주 환경의 특성을 고려한 세밀한 설계와 검증에 의존한다.
 위성은 임무의 중요도와 우주 환경에 따라 요구되는 신뢰도와 운용 기간을 종합적으로 고려해 여러 등급으로 분류하며 이를 바탕으로 설계·제작과 시험 기준이 차등 적용된다. 
 국가마다 차이가 있지만 장기간의 중요 임무를 수행하는 경우가 A등급이라면, 기술 실증이나 실험 목적의 단기간 위성은 D등급이다. 위성 등급이 모든 위성에 적용되는 획일적 기준은 아니지만 등급이 높을수록 설계, 환경시험, 품질보증 요구 사항이 강화되며 동일 성능이라도 신뢰도 높은 부품이 사용된다.
 공식적 분류는 아니지만 천리안 정지궤도 기상위성은 A급, 다목적 실용위성인 아리랑 위성은 B급, 200㎏급 차세대 소형위성은 C급, 스타트업이나 대학에서 제작한 초소형위성(큐브샛)은 D 또는 X급으로 분류할 수 있다. 미국의 달 대기·먼지 환경 탐사선 ‘래디(LADEE)’는 탐사의 중요도에 비해서는 짧은 100일의 임무 기간과 비용의 제약으로 D급 위성으로 분류되는데, 이는 임무의 중요성과 보증 등급이 반드시 일치하지 않음을 보여주는 사례다.
 수십년 전 우주개발 초기에는 우주 환경, 특히 우주방사선에 대한 정보가 부족했고, 방사선 내성 설계와 검증 기술도 충분하지 않아 임무 성공 보장은 이루기 쉽지 않은 과제였다. 
 따라서 선진국들은 반복 시험, 보수적 설계, 핵심 기능의 중복화 등으로 실패 위험을 상당히 낮췄으나 개발 비용·기간의 증가는 피할 수 없었다. 이 과정에서 개발된 부품의 품질보증과 검증 기준을 체계화했고, 이 기준을 충족하는 고신뢰도 부품을 ‘우주급(space-grade)’ 부품으로 분류해 선진국들은 전략적인 수출통제 대상으로 관리하고 있다.
 그러나 민간 주도의 뉴스페이스 시대 진입으로 인해 저비용, 고성능, 신속성을 지닌 위성 생산이 핵심 경쟁력으로 부상함에 따라 전통적인 인증 체계의 적용은 비용과 시간 관점에서 기업에 상당한 부담이 됐다.
 특히 지구 저궤도 환경은 비교적 잘 알려져 있어 상용 부품으로도 단기적인 임무 수행은 가능하다는 인식이 대두됐다. 이에 따라 임무 실패 가능성을 일률적으로 억제하기보다는 비용과 일정 등을 고려해 필요한 수준으로 임무를 준비하는 ‘위험 기반 임무보증’ 개념이 주목받기 시작했다.
 이러한 변화에는 지상용 부품의 비약적인 기술 발전도 상당한 역할을 하고 있다. 특히 정보통신과 자율주행 기술을 결합해 지능형 모빌리티 플랫폼으로 진화하고 있는 자동차가 대표적이다. 자동차의 핵심 기술이 전자제어, 데이터 처리, 차량 연결성, 소프트웨어 통합으로 확대되면서 센서, 차량용 반도체, 고성능 컴퓨팅 플랫폼, 통신 모듈 등의 사용이 빠르게 증가하는 추세다.
 그러나 전자 부품의 고집적화와 미세화는 예기치 못한 오류도 증가시키는 결과를 가져왔다. 일례로 지적되는 것이 ‘소프트 에러’다. 대기 중성자 같은 자연방사선이 메모리와 논리회로에 영향을 미쳐 오동작을 일으키는 현상이다. 소자 자체를 영구적으로 손상하지는 않지만, 안전과 관련된 기능에 영향을 미치는 경우 치명적인 상황으로 이어질 수도 있다. 소프트 에러는 우주방사선 노출에 의한 부품 고장과는 확실히 구별되지만, 방사선이 전자소자의 동작 오류를 유발한다는 공통점이 있다.
 한편, 관측과 통신 및 항법, 감시 등으로 임무가 다양화하면서 위성의 기능도 단순한 우주용 기기에서 데이터를 수집하고 처리하며 위성 간 통신까지 하는 지능형 우주 인프라로 진화하고 있다. 
 이런 상황에서 상용 부품의 내방사선 특성을 분석해 적절한 시험과 고장 완화 설계를 병행한다면 일부 우주 임무에서는 충분한 실용적 대안이 될 수 있다. 우주용으로 별도 제작되지 않았지만, 우주 임무에도 활용 가능한 상업용 기성 부품을 ‘COTS(Commercial Off-The-Shelf)’라고 한다.
 우주방사선은 특히 전기·전자·전기기계(EEE) 부품에 다양한 영향을 미치는데 대표적으로 ‘총이온화 선량(TID)’과 ‘단일 입자 효과(SEE)’를 들 수 있다. TID는 장기간 누적된 방사선 노출로 성능이 점진적으로 저하되는 현상이고, SEE는 고에너지 입자가 반도체 내부를 통과하면서 순간적인 고장을 유발하지만 특별한 경우에는 영구적 손상을 초래하기도 하는 일이다.
 일반적으로 임무 궤도와 차폐 수준, 운용 기간 등을 고려하면 TID에 의한 고장 예측은 가능하지만, SEE는 부품의 구조와 민감도에 따라 다르게 나타나므로 고장 발생에 관한 사전 평가와 검증이 훨씬 까다롭다.
 따라서 위성 개발 과정에서는 부품의 중요도와 방사선 민감도, 시험 결과와 완화 대책까지 함께 고려해 COTS 부품의 적용 여부를 판단해야 한다. 그럼에도 2주 정도의 달 착륙선 임무는 TID 부담이 크지 않아 일부 비핵심 기능에 COTS 부품을 활용할 수 있다. 지난해 미국 기업 파이어플라이 에어로스페이스의 무인 달 착륙선 파견 임무 ‘블루 고스트 미션 1’에 부여됐던 방사선 내성 컴퓨팅 기술의 실증은 비용과 성능을 고려해 단기간 달 임무에 COTS 부품을 적용한 성공 사례이다.
 그동안의 우주개발은 우주의 극한 환경에서 작동하는 첨단 기술을 발전시키고 그 성과가 지상의 산업 전반으로 확산하는 ‘스핀오프’를 이끌어왔다. 그러나 이제는 지상 기술 역시 빠르게 고도화되고 있어, 이러한 상용 기술을 우주개발에 적극적으로 도입하는 ‘스핀온’ 흐름이 중요해지고 있다. COTS 부품 활용은 그 대표적 사례다.
 이런 관점에서 주목되는 것은 한국 산업의 기술적 역량이다. 한국은 반도체를 비롯해 전기·전자, 정보통신기술(ICT) 분야에서 높은 경쟁력을 보유하고 있어 이런 기술적 잠재력이 우주산업으로 확장할 수 있는 훌륭한 스핀온 기반을 갖추고 있다.
 이제 이 같은 우수한 역량이 우주개발로 연결될 수 있도록 제도와 정책의 문턱을 낮추는 노력이 필요하다. 결국 뉴스페이스 시대의 우주산업 경쟁력은 기존 우주 기업의 역량뿐 아니라 비우주 산업의 기술과 인재를 얼마나 효과적으로 유입시키냐에 따라 결정되기 때문이다.
 실제로 주요 우주 선진국은 국제정세와 지정학적 갈등, 수출통제 등 외부 변수에도 안정적인 부품 공급망 구축을 우주개발의 핵심 과제로 인식하고 있다. 이에 따라 민간기업과 비우주 분야의 참여를 확대하는 정책을 강화하고 있다.
 예를 들어 ‘유럽 반도체법’은 반도체 생태계의 대외 의존을 줄이려는 유럽의 정책으로 시작됐으나 부수적으로 COTS 활용 여건 개선에도 긍정적인 영향을 미치고 있다. 또한 선진국들은 공공의 차원에서 전기·전자·전기기계(EEE) 부품을 선별하고 시험과 검증을 거쳐 ‘적격 제조업체(QML)’와 ‘적격 부품 목록(QPL)’ 정보를 민간에 제공하는 지원도 하고 있다. 이러한 지원은 기업이 감당해야 하는 시험 비용과 기술적 불확실성을 줄이고 우주산업으로의 진입 장벽을 낮추는 데 기여한다.
 최근 우주항공청은 우주소자·부품의 지구 밖 검증과 헤리티지 확보를 지원하는 사업을 추진하고 있다. 그러나 현재 민·관·군의 우주개발 주체들은 서로 다른 기준과 절차를 운용하는 경우가 많아 개발의 전 주기를 포괄하는 표준화한 임무보증 체계의 구축이 필요하다는 지적이 꾸준히 제기되고 있다.
 유럽이 ‘유럽 우주 표준화 협력(ECSS)’이라는 인증 체계를 통해 다양한 개발 주체를 하나의 공통 표준으로 묶고 있다는 점은, 우리에게도 표준화된 임무보증 체계의 구축이 시급한 과제임을 시사하고 있다.
 아울러 우주청은 COTS 부품에 대한 공통 가이드라인과 성능 및 신뢰성 검증 기준, 그리고 다양한 실증 데이터를 축적해야 하는 과제에도 정책적인 관심을 기울여야 한다. 특히 방사선 시험을 포함한 부품의 시험·검증 데이터는 개별 기업이 독자적으로 확보하기 어려운 공공 성격의 자산이므로, 국가 차원에서 이를 통합적으로 관리하고 지원하는 체계 마련이 필요하다. 이를 위해 선진국처럼 부품 개발과 COTS 활용 촉진 및 지원을 전담하는 조직 도입을 적극적으로 검토할 필요가 있다.
 종합하면, 우주 임무별로 유연하게 적용되는 표준화된 임무보증 체계의 구축은 우주 강국으로 도약하기 위해 반드시 선행돼야 할 과제이다. 또한 비우주 분야 기업의 참여 확대는 한국 우주산업의 저변을 넓히고, COTS 기반의 부품 경쟁력과 개발 비용의 효율성을 높이는 중요한 계기가 될 수 있다.
 결국 이런 제도적 토대 위에서 상용 기술에 근거한 COTS를 적극적으로 활용하는 개방형 우주산업 생태계가 정착돼야 민간 주도의 선진형 우주 경제로의 전환이 본격화할 수 있을 것이다.
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 ▲필자 이창진
 
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 1959년 인천에서 태어났다. 서울대 항공우주공학과에서 학사·석사를 마친 후 미국 일리노이주립대(UIUC)에서 박사 학위를 받았다. 건국대 교수로 재직하다 2023년 정년 퇴임한 뒤 명예교수직을 맡고 있다. 한국연구재단 우주단장으로 근무하며 KSLV-Ⅱ 한국형 우주발사체(누리호) 및 천리안 2호 정지궤도위성 개발 청사진을 마련했고, 한국형 달 탐사 연구와 제3차 우주개발진흥기본계획, 차세대 소형위성 개발 연구 등 국가 우주개발 사업의 기획을 주도했다. 현재 한국우주기술진흥협회 전문위원으로도 활동 중이다.
 </blockquote>
 이창진 건국대 명예교수
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