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주요국의 우주탐사 및 우주과학연구 동향

우주시대를 대비하기 위하여 세계 각국은 우주탐사·우주과학 분야에 대한 다양한 계획을 수립하고 추진하는 중

○ 미국 NASA는 화성탐사 목적으로 개발 중인 차세대 유인우주선 ‘오리온’의 시험 발사를 성공적으로 마침(2014.12.5)

※ 우주탐사를 목적으로 대형 발사체인 SLS(Space Launch System)를 개발 중에 있으며, 2017년에 시험 발사할 예정

○ 일본은 2018년 소행성 ‘1999JU3'의 암석 채취를 위해 ‘하야부사 2’를 발사(2014.12.3)

○ 2004년 3월에 발사된 유럽의 ‘로제타’는 사상 최초로 혜성 ‘67P’에 탐사 로버인 ‘필래’를 착륙시키는 임무를 성공적으로 수행(2014.11.12)

주요국의 태양계 탐사에 대한 투자는 지속적으로 확대하여 2023년에는 2013년 대비 약 1.5배 증가한 83억 달러에 이를 것으로 전망

※ 2013년 세계 각국의 정부가 태양계 탐사 등에 투자한 금액은 56억 달러이며, 25개국이 관련 연구를 수행

○ 이는 향후 10년 동안 연평균 3.7% 증가하는 것으로, 러시아와 아시아 국가의 투자 확대가 큰 부분을 차지할 것으로 예측

○ 2004년부터 2013년까지 총 71기의 태양계 탐사관련 위성 및 우주선이 발사되었으며, 향후 10년 동안에는 81기가 추가로 발사될 전망

※ 자료 : Government Space Programs - Strategic Outlook, Benchmarks & Forecasts to 2023(Euroconsult, ‘14)

① 주요국 태양계 탐사 현황

(미국) 태양계 탐사 등 우주탐사 분야의 선두 주자로 세계에서 가장 많은 예산을 관련분야에 투자*

* 2013년 미국은 31억 달러를 투자하였으며, 이는 우주탐사분야 세계 전체 예산의 약 23%에 해당

○ NASA는 화성탐사를 위해 최근 Curiosity 로버를 실은 화성탐사선 MSL(’12) 및 MAVEN 화성궤도선(’13)을 발사하였으며, 2016년에는 화성착륙선 Insight Mars를 발사할 계획

○ 소행성 샘플 채취 및 귀환을 위한 OSIRIS-REx 사업이 2016년 발사를 목표로 중점추진 중이며, 지구접근물체의 위험 분석 및 감시를 위한 사업예산도 확보하여 우주물체 감시체계를 구축하고 있는 중

○ 이 밖에도 NASA는 유럽 ESA의 ‘목성 위성 탐사선 JUICE 개발사업’(2022년 발사 예정)에 참여하여 광학탑재체를 제공하기로 결정

○ 천문물리분야에서는 허블망원경 후속으로 JWST*(James Webb Space Telescope) 천체망원경 개발을 중점적으로 추진

* 적외선 우주 망원경으로 지상에 설치된 허블망원경이 관측하지 못했던 우주먼 곳에 있는 천체들을 우주에서 관측하는 것이 목표

- JWST 사업**은 현재 NASA의 과학사업 중 가장 규모가 큰 사업으로 그간 예산초과 및 사업지연 등으로 사업 중단의 위기를 겪은 후 재조정

** 현재 2018년 발사가 계획되어 있으며 사업 총 예산은 88억 달러로 추산

○ 이밖에도 NASA는 선진탐사시스템(AES) 사업을 통해 미래 유인우주탐사에 필요한 우주비행사 생명유지, 주거, 우주유영 등과 관련한 미래 유인우주기술을 개발 중

(러시아) 태양계 탐사 등 관련예산 부족으로 사업진행이 미진하였으나, 최근 예산확대를 통해 다양한 연구를 추진

○ 관련분야예산은 2013년 4.5억 달러를 기록하였으며, 지난 5년간의 연평균 증가율은 약 41%

○ 2006-2020년 계획에 따르면 우주과학 분야에서는 천문관측 위성 6기와 우주탐사 분야에서 달․화성․수성․금성 등 탐사선 6기를 개발할 계획

○ 그러나 아직까지 우주과학 분야에서는 2011년 1대의 위성만이 발사되었으며,  우주탐사분야에서는 2011년 화성의 위성을 탐사하기 위한 Phobos-Grunt가 발사에 실패

- 인도 Chandrayaan-2호 사업과 연계한 달 탐사 로버의 개발도 탐사선 발사실패로 인해 재검토에 들어갔으며, 이로 인해 2013년 발사예정이던 Chandrayaan-2호의 발사 시기가 지연되고 있는 상황

○ 현재 달착륙선 Luna-Glob 발사가 2018년에 예정되어 있고, 2016년과 2018년에는 유럽과 공동으로 화성탐사선을 발사할 계획

- 러시아는 화성탐사선 사업에서 2차례 모두 발사대를 제공하는 한편, 2018년 발사되는 유럽의 화성탐사선에 로버를 탑재할 착륙선 개발을 담당

※ 자료 : http://www.russianspaceweb.com/

<러시아의 달 탐사 계획>	<러시아의 화성 탐사 계획>

(EU) 유럽의 우주탐사·우주과학 관련 사업은 ‘Cosmic Vision 2015~2025‘ 계획 하에 유럽우주청(ESA)이 주도하여 추진

※ ESA는 2013년 우주탐사·우주과학 관련 분야에 9.2억 달러를 투자하였으며, Cosmic Vision 관련 대형사업 1개, 중형사업 3개, 소형사업 1개를 확정

○ ESA는 현재 일본과 공동으로 수성탐사선 Bepi-Colombo를 개발 중에 있는데, 해당 탐사선은 2016년에 발사되어 2024년에 수성에 도착하게 될 예정

○ 또한 러시아와의 협력을 통해 2016년 및 2018년에 화성 궤도선, 착륙선, 로버 등으로 구성된 무인 탐사선을 발사할 계획

- 화성탐사를 위한 다음 단계로 유럽은 화성의 샘플을 채취하여 귀환하는 국제협력 사업을 구상

○ ESA는 달 탐사와 관련하여 달착륙선 사업을 검토하였으나 예산확보의 어려움 등으로 러시아에서 각각 2017년 및 2020년 이후에 발사를 계획하고 있는 달착륙선 및 달 샘플귀환선 사업에 참여하는 방안을 구상

- 달 샘플귀환선의 경우 향후 ESA에서 계획하고 있는 화성 샘플채취선의 선행 사업이 될 것으로 기대

(중국) 경제성장을 바탕으로 과감하게 우주분야에 대한 투자를 확대하고 있으며, 이와 함께 태양계 탐사 등의 사업도 확장하는 추세

※ 2013년 중국의 우주과학 및 탐사 분야 투자 금액은 약 5.6억 달러

○ 1990년대 중반 달 탐사 사업에 착수한 중국은 ‘달 선회-달 착륙-달 샘플 귀환’의 3단계로 구성된 달 탐사 사업을 추진

- 이를 위해 2007년 및 2010년 달 궤도선인 청어 1호 및 2호를 발사했으며, 2013년 12월에는 달착륙선인 청어 3호 발사에 성공, 미국 및 러시아에 이어 세계에서 3번째로 달 착륙에 성공

- 중국은 2015년에 달착륙선 청어 4호를 추가로 발사할 계획

- 이후 달 샘플을 채취해 지구로 귀환하는 임무를 수행할 청어 5호 및 6호를 각각 2022년 및 2024년에 발사할 예정

<중국의 달 탐사 계획>

※ 자료 : Chinese Lunar Exploration Program(CNSA, 2014)

○ 중국 최초의 화성탐사선 ‘잉훠-1호’는 2011년 러시아의 Phobos-Grunt 탐사선과 함께 러시아 발사체에 실려 발사되었으나 발사 실패로 유실

- 현재까지 구체적인 후속사업은 밝혀지지 않았으나, 2009년 한림원에서 발표한 우주과학기술 로드맵에 따르면 중국은 2030년까지 유인우주기지를 건설하고 2050년까지 유인우주선의 화성착륙을 계획

○ 또한 위성개발도 추진하고 있는데, 1990년대부터 개발이 추진된 태양관측선 SST(Solar Space Telescope)를 2015년에 발사할 계획

○ 이와 함께 DAMPE(DArk Matter Particle Explore), HXMT(Hard X-ray Modulation Telescope) 등의 천문‧물리연구를 위한 우주선도 개발 중

○ 과학연구 및 기술 검증을 위한 ShiJian(SJ) 위성 시리즈도 지속해서 개발하고 있으며, 2015~2020년 사이 5기의 SJ 위성이 추가 발사될 예정

(일본) 소행성 샘플을 채취하여 극적으로 지구로 귀환한 하야부사의 성공에 힘입어 지속적인 우주탐사 연구를 추진

○ 2013년 일본은 우주과학 및 우주탐사 부문에 민수우주개발예산의 13%에 해당하는 2.6억 달러를 투자하였으며, 주요 우주탐사선의 발사가 2014-2015년으로 예정되어 있음

- 하야부사의 후속기인 하야부사-2호 소행성탐사선이 2014년 12월에 발사

- ESA와 공동개발 중인 수성탐사선 Bepi-Colombo, X-ray 천문관측위성인 Astro-H, 이온층 관측위성인 SPRINT* B/ERG 위성이 2015년에 발사될 예정

* SPRINT : 2013년 1호기를 발사한 일본의 신규 소형위성 시리즈로 닛폰 전기(NEC) 사에서 개발한 표준화된 위성플랫폼을 사용

○ 국제우주정거장(ISS) 일본실험동(JEM)안의 실험시설 및 외부에 부착된 우주환경 노출 시설을 이용해 생명과학, 우주과학 등 다양한 과학실험을 실시

○ 일본은 2010년 로봇 탐사 및 달기지 건설 등을 포함하는 달탐사 구상을 수립했었으나 이후 예산 등의 문제로 실행에 옮기지 못하고 있음

○ 현재 화성궤도선 및 착륙선으로 구성된 화성탐사사업 MELOS(Mars Exploration with a Lander-Orbiter Synergy)를 검토 중

(인도) 우주탐사 및 우주과학 분야 예산은 타 선진국에 비해 소규모이지만, 선택과 집중을 통해 적극적으로 추진

※ 2013년 인도의 우주과학 및 우주탐사 분야의 투자 금액은 0.9억 달러

○ 2009년 인도 최초의 달 탐사선 Chandrayaan-1 발사 이후, 우주과학 및 우주탐사 분야에 적극적

○ 현재 가장 주목을 받고 있는 것은 2013년 11월에 발사된 인도 최초의 화성탐사선 Mangalyaan으로 2014년 9월에 화성궤도에 도착하여 임무를 수행 중

○ 달 탐사 후속선인 Chandarayaan-2의 개발도 추진하고 있는데, 협력 파트너였던 러시아의 중도 하차로 독자개발로 전환

- Chandarayaan-2 프로젝트는 달 궤도선, 달착륙선 및 로버로 구성되며 2017년에 발사가 이루어질 예정

○ 인도는 천문관측 위성 Astrosat을 2015년 발사할 계획이며, 과학임무 위성인 Aditya 개발도 추진

➁ 주요국의 태양계 탐사 전망

우주탐사․우주과학 분야(특히, 행성탐사 및 행성과학 분야)는 높은 수준의 기술력과 많은 예산이 투입되는 대형 사업으로 진입 장벽이 높아, 이를 감당할 수 있는 선진국들이 관련 분야 R&D를 주도

○ 2013년 우주탐사․우주과학 분야 전 세계 예산의 92%는 주요 5개국(미국․ EU․중국․러시아․일본)에서 지출한 금액이며, 이 중 56%는 미국 NASA의 예산

향후 10년 전세계 우주탐사․우주과학 예산은 연평균 11% 증가할 것으로 전망되며, 특히 중국이 연평균 29% 증가를 예고하고 있어 관련분야의 성장을 아시아국가가 견인할 것으로 예측

○ 2013년 아시아국가의 우주탐사․우주과학 예산은 전체 예산의 13%에 불과하지만, 2023년에는 전체 예산의 21%까지 상승할 전망

○ 2014년에서 2023년 기간 동안 31기의 우주탐사․우주과학 임무 위성 및 탐사선이 아시아 국가에서 발사될 것으로 예측

- 아시아 국가에서 발사될 것으로 예측되는 주요 분야는 천체 물리(15개 미션), 탐사(8개 미션), 행성 과학(5개 미션), 태양 물리학(3개 임무) 순

<과거 10년(´04년~13년) vs. 향후 10년(´14년~23년)>

※ 자료 : Government Space Programs - Strategic Outlook, Benchmarks & Forecasts to 2023(Euroconsult, ‘14)

➂ 태양계 탐사에 새롭게 도전하는 국가들

지속적으로 항공(우주)용 방송통신 및 원격탐사에 투자하여 기술과 경험을 축적한 한국, 브라질, 우크라이나 등은 우주탐사․우주과학 등으로 투자를 확대하고 있음

※ 우주탐사·우주과학 분야는 우주개발을 추진하는 국가들의 첫 번째 목표가 아니라, 우주개발을 시작하는 국가들의 처음 투자하는 분야는 직접적으로 각국에 이익을 줄 수 있는 방송통신 및 원격탐사 등의 분야

○ 북미․유럽(러시아 포함)․중국․인도․일본을 제외한 국가의 우주탐사․우주과학 분야 지출은 2013년 기준 7천만 달러로, 이는 2003년 대비 2배가 성장

향후 10년(2014-2023) 동안 12개의 우주탐사 및 우주과학 프로그램이 선진국 이외의 국가에서 추진될 전망

※ 지난 10년(2004-2013)간 9개의 프로그램이 수행(행성과학1, 태양물리4, 탐사2, 천체물리2)

○ 새로운 프로그램들은 다른 국가 및 기관과의 협력을 통해 광학 탑재체 개발에 주안점을 두고 추진될 것으로 전망

- 우주예산 대비 적정한 수준에서 관련 분야 투자를 추진하여 자국의 우주탐사․우주과학 분야의 활동을 촉진

국가	향후 계획
우크라이나	•러시아와의 협력을 통해 태양물리연구를 위한 4기의 과학위성을 개발할 예정
브라질	•브라질은 천체물리연구위성 1기와 행성과학연구위성 1기를 발사할 계획

④ 시사점

우리나라도 2018년 국제협력을 통한 시험용 달 궤도선 발사체 개발에 이어, 달 궤도선과 달착륙선을 독자개발하여 2020년 한국형발사체로 쏘아 올리는 계획을 수립

○ 하지만 2015년 정부예산에 달 탐사 예산이 반영되지 않아, 본격적인 R&D사업이 추진되고 있지 않은 상태

※ 15개의 출연연이 연합하여 자체 예산을 통해 기반연구를 수행하고 있어, 달 탐사관련 기반기술 확보는 추진 중

‘차세대중형위성 1단계 개발계획(안)’에 의하면, 소형위성(500kg급)을 활용한 다양한 우주과학연구를 계획(2014.12, 미래부)

○ 국토관리 및 재난․재해 대응 등 한반도 초정밀 광학관측 임무를 위하여 2020년까지 총 2,240억 원을 투자해 고도화된 소형위성의 개발 및 활용이 목표

향후 기술력을 보유한 선진국의 우주영토 확장 가속화가 예측되므로, 우리도 자체 기술력의 확보 및 국제위상제고를 위해 정부의 지속적인 투자 확대가 필요

○ 핵심기초기술 및 활용기술 확보를 위해 출연(연)과 산업계의 협동연구를 장려하여 선진국형 연구체제를 구축하고, 위성기술수준이 낮은 산‧학으로 기술 확산이 필요

○ 또한 위성기술 자립화 이후 우주탐사와 같은 한 차원 높은 우주개발을 위한 비전 제시가 필요