[에어로텍 2026] 한화, 누리호 조립서 발사 서비스로…위성 양산·AI까지 사업 확장

▲한화에어로스페이스가 체계 종합을 맡은 한국형 발사체 '누리호(KSLV-II). 사진=박규빈 기자

지난달 30일 경남 창원 컨벤션 센터에서 열린 '제2회 국제우주항공기술대전(AEROTEC 2026)'에서 한화에어로스페이스와 한화시스템은 발사체·위성의 개발 경험을 반복 운용과 서비스 사업으로 연결하겠다는 포부를 내비쳤다.

◇ 로켓 엔진 공급에서 체계 종합으로…축적한 기술의 사업화

한화그룹의 발사체 사업은 누리호 이전으로 거슬러 올라간다. 한화에어로스페이스 우주 사업 부문은 1999년 과학 관측 로켓 KSR-Ⅲ 개발 참여를 출발점으로 삼는다. 누리호에서는 75톤급 액체 로켓 엔진·밸브·자세 제어 시스템 등 핵심 장비를 공급했고 2022년 12월 체계 종합 기업 선정으로 발사체 전체를 제작·조립하는 역할을 맡았다. 2024년에는 차세대 발사체 체계 종합 기업으로 선정되면서 설계부터 발사 운용까지 참여 범위를 넓혔다.

사업 확대의 목적은 부품 제작에서 축적한 기술을 우주 수송 서비스 경쟁력으로 발전시키는 데 있다. 정부의 반복 발사 수요를 통해 신뢰성과 운용 경험을 확보한 뒤 국내외 위성 고객을 대상으로 발사 서비스를 제공하는 방향이다.

누리호의 탑재 능력은 2톤 수준이다. 다만 더 큰 발사체를 개발하는 데 걸리는 시간은 기업마다 축적한 기술이 달라 단순 비교할 수 없고 국내에도 축적된 발사체 기술이 있어 처음부터 개발하는 경우와 출발 조건이 다르다는 게 한화에어로스페이스 측 설명이다. 한화그룹 내에서는 한화에어로스페이스가 발사체·추진 체계를, 한화시스템이 위성 분야를 담당한다고도 했다.

현장 설명에서 확인한 사업 전환의 핵심은 책임 범위의 확대다. 엔진이나 장비를 공급하던 기업이 발사체 전체의 제작 일정과 협력 업체를 관리하고, 발사 준비·운용까지 경험을 쌓는 것이다. 누리호 고도화사업은 이 같은 역량을 민간으로 이전해 후속 상업 발사를 준비하는 단계다.

◇ 누리호 5차 발사, 제작 현장에서 통제실까지 기술 이전 확대

▲누리호의 구조 원리와 5차 발사의 의미. 자료=한국항공우주연구원

이와 같은 변화는 다음 달 예정된 누리호 5차 발사에서 드러난다. 한국항공우주연구원 우주발사체연구소에 따르면 누리호는 오는 7일 전남 고흥 나로 우주 센터에서 초소형 군집 위성 2~6호와 큐브 위성 10기 등 총 15기를 고도 570km 태양 동기 궤도로 보낼 예정이다. 주탑재 위성은 한국과학기술원(KAIST)가 개발한 전자 광학 위성 5기로, 이번 전시장에서 소개된 군용 SAR 군집 위성 사업과는 별개다.

발사 예정 시간은 낮 12시 23분부터 오후 1시 23분 사이다. 주탑재 위성은 한 기당 100kg급으로 고빈도·고정밀 지구 관측을 수행한다. 사출 장치와 어댑터 등을 포함한 위성부 전체 중량은 약 1071kg이다.

여러 위성을 안정적으로 분리하는 기술도 이번 임무의 주요 검증 대상이다. 주탑재 위성 요구 조건에 맞춰 저충격 위성 분리 장치를 새로 적용하고 큐브 위성 탑재용 하부링을 마련했다. 목표 고도에 도달하면 주탑재 위성 5기를 35~40초 간격으로 한 기씩 분리한 뒤 큐브위성 10기를 10초 간격으로 두 기씩 사출할 계획이다.

5차 발사에서 한화에어로스페이스는 제작·총조립을 주관하고 항우연은 관리·감독과 발사운용 주관을 맡는다. 한화에어로스페이스의 발사 준비·운용 참여 인원은 42명으로 4차보다 10명 늘어난다. 발사 통제 센터의 22개 콘솔 중 20개에 참여하고 6호기부터는 자체 단조립 공장에서 조립한 각 단을 해상으로 나로 우주 센터에 옮기고 콘솔 운용 범위도 확대할 예정이다. 민간 주도 발사를 위한 기술 이전이 제작 현장과 통제실에서 함께 진행되는 셈이다.

42명의 참여 범위도 구체적이다. 발사 지휘 센터에 6명, 발사 통제 센터에 23명, 발사대에 10명, 발사체 이송 안전 관리에 3명이 참여한다. 발사 통제 센터 참여자 가운데 18명이 콘솔 운용에 참여한다. 6호기부터는 기술 이전 대상인 발사 통제 센터 콘솔도 거의 모두 체계 종합 기업이 운영하는 방향으로 확대한다.

◇ 국산 반도체·부품도 함께 우주로…반복 발사가 만드는 실증 기회

누리호의 반복 발사는 국산 부품의 우주 사용 이력을 확보하는 기회이기도 하다. 항우연 위성우주탐사전자팀은 이번에 '국산 소자 부품 우주 검증 플랫폼 2호(E3 Tester-2)'가 함께 실린다고 밝힌 바 있다. 6개 기관·기업의 탑재체를 넣어 우주 환경에서 검증하는 임무다.

플랫폼은 12U 가운데 본체가 4U를 차지하고 최대 8U 공간에 검증할 부품을 보드·모듈 형태로 넣는 구조다. 고도 570km에서 6~12개월간 운용하는 안이 제시됐다.

▲오는 7일 5차 발사 예정인 누리호에 탑재될 SK하이닉스의 D램과 낸드 메모리. 자료=한국항공우주연구원

SK하이닉스는 D램·낸드 메모리에 대한 우주 입자·방사선의 영향을 확인한다. 인세라솔루션의 조정 거울은 레이저를 빠르고 정밀하게 조준하기 위한 장치다. 코스모비는 위성 전기 추력기용 1A급 할로우음극을 검증하고 인터그래비티는 저궤도에서 정지 궤도나 달 궤도로 이동하는 궤도 수송선에 필요한 항전장비를 시험한다. KAIST는 자세 결정·제어 모듈을, 모멘텀스페이스는 위성 자세 제어용 반작용 휠을 검증한다.

이 사업에는 2024년부터 2027년까지 정부 출연금 120억원을 투입한다. 지상에서 개발한 국산 전기·전자 부품과 반도체에 실제 우주 사용 이력을 확보해 주는 것이 목적이다. 앞서 누리호 4차 발사에 실린 플랫폼 1호는 올해 7월 공식 임무를 마쳤고 본체와 삼성전자·KAIST·MID의 탑재체가 정상 작동하면서 데이터 수신도 이어지고 있다.

항우연이 추진하는 이 사업은 한화에어로스페이스가 준비하는 발사 서비스의 활용 범위도 보여준다. 완성 위성을 궤도로 보내는 수요에 더해 국내 소자·부품을 우주에서 시험하려는 수요가 발사 기회를 활용하고 있기 때문이다.

◇ 500m 상승 후 수직 착륙…재사용 기술로 발사비 절감 추진

상업 발사 시장에 진입하려면 발사 비용도 낮춰야 한다. 한화에어로스페이스는 '발사체 재사용 기술 시연체' 총조립에 착수했다는 입장을 내놨다. 현장 전시품과 별개로 추진 중인 과제로, 항우연이 전체 연구를 주관하고 한화에어로스페이스가 체계 종합, 비츠로넥스텍이 엔진, 한양이엔지가 지상 시스템을 맡는다.

시연체는 높이 12.2m, 직경 1.5m로 추력 조절이 가능한 다단연소 사이클 엔진 한 기를 탑재한다. 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하고 2028년 수직 이륙 후 약 90초 안에 고도 500m까지 상승했다가 수직 착륙하는 시험을 목표로 한다. 추력 조절과 자세·유도제어를 검증해 2030년대 중반 차세대 발사체 1단 재사용의 발판을 마련한다는 계획이다.

한화에어로스페이스 우주사업단 관계자는 “궤도 수송선(OTV)과 달 탐사, 독자 발사체 개발로도 사업을 확대하고 있다"며 “누리호를 성공적으로 반복 발사하는 것을 주요 과제"라고 설명했다.

발사체 1단을 회수해 반복 활용하는 기술은 우주 수송 서비스의 가격 경쟁력 확보에 절대적으로 필요한 요소다. 재사용 기술 확보를 '한국판 스페이스X'로 성장하기 위한 필수 과제로 제시한 이유다. 2028년은 시연체의 비행 시험 목표 시점으로, 상용 발사체 재사용 서비스의 개시 시점과는 구분된다.

◇ 한화시스템, 위성 탑재체에서 군집 운용·영상 분석으로

▲한화시스템의 소형 SAR 검증 위성. 사진=박규빈 기자

한화시스템의 출발점은 감시 정찰·통신 분야에서 쌓은 전자 장비 기술이다. 기존 전자 광학·적외선 위성 장비 개발 경험에 더해 2018년에는 425사업의 SAR 센서와 데이터 링크 개발 계약을 체결했다. 군이 독자적인 정찰 능력을 확보하는 과정에서 위성 탑재체 사업을 본격 확장한 것이다. 2023년에는 초소형 위성 체계의 SAR 검증 위성 개발 계약을 맺으며 위성체 개발로 영역을 넓혔다.

2018년 계약 규모는 2800억원, 2023년 SAR 검증 위성 1기 개발 계약은 679억원이다. 위성에 들어가는 정찰 장비에서 위성체 개발로 역할을 넓혀 온 흐름이다. 다수 위성을 반복 생산하고 운용하는 체계를 확보하는 것이 후속 사업의 과제로 이어진다.

한화시스템은 현장에서 가로 약 2m, 세로 약 1m로 실물 크기로 만든 해상도 0.5m급 SAR 검증 위성 모형을 선보였다. 관계자는 위성 40기로 군집을 구성해 한반도를 30분 간격으로 관측하고, 북한 감시 등에 필요한 정보를 준실시간 수준으로 제공하는 것이 목표라고 설명했다. 사업에서 선정되면 3만㎡ 부지에 연면적 1만1400㎡ 규모로 조성한 제주 생산 시설에서 양산한다는 계획이다. 군집 위성 수요에 대응하려면 위성 한 기의 개발 성과와 함께 다수 위성을 공급할 생산 시설도 필요하다는 판단이 반영된 투자다.

한화시스템 관계자는 “SAR 검증 위성은 태양 전지판에서 전력을 공급받고 레이다로 수집한 정보를 영상으로 만든다"며 “기존 구미의 관련 생산 기능을 초소형 위성 생산을 염두에 두고 구축한 제주로 옮겼다"고 말했다.

40기 군집은 사업에서 구현하려는 목표다. 한 기의 영상 성능과 함께 얼마나 자주 같은 지역을 다시 볼 수 있는지를 개선해 감시 공백을 좁힌다는 취지다. 회사는 2025년 제주 우주 센터 구축 발표에서 연간 최대 100기 수준의 위성 생산을 위한 기반을 제시했다.

위성으로 수집한 정보를 어떻게 활용할지도 사업 전략에 포함된다. 한화시스템은 올해 폴란드 방산 전시회 MSPO에서 전자 광학·SAR 영상을 함께 분석하는 '우주 AI 솔루션'을 공개했다. 객체 탐지와 변화·이상 징후 분석을 통해 정찰 판단과 재난 피해 파악을 지원하고, 그룹 내 무기체계와의 연계도 추진한다. 위성 제조·관측에서 데이터 분석으로 고객에게 제공하는 서비스 범위를 넓히겠다는 방향이다.

폴란드에서 한화시스템은 실제 운용 위성이 촬영한 동유럽 지역 영상을 AI로 분석하는 과정을 시연했다. 위성 영상을 확보한 뒤 사용자가 의미 있는 변화를 파악할 수 있도록 분석하는 단계까지 사업 범위를 확장하는 것이다. 이와 관련, K-9 자주포·천무 등 그룹 내 타격 체계와 연계하는 방향도 제시했다.

창원=박규빈 기자 kevinpark@ekn.kr