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[이슈분석 66호] 주요국의 우주탐사 및 우주과학연구 동향 원문보기 1
- 국가 러시아 , 미국 , 유럽연합(EU) , 인도 , 일본 , 중국
- 주제분류 핵심R&D분야
- 발간일 2015-01-23
- 권호 66
□ 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
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<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 우주 탐사선의 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
