이달 초 일본은 차세대 로켓인 H3를 발사했습니다. 초기 발사는 순조로워 보였는데요. 갑자기 일본 방송진행자들의 표정이 급격히 어두워집니다.
[지금 막 소식이 들어왔습니다. 로켓이 미션을 성공할 가망이 없어서 자체파괴 명령을 내렸다고 합니다.]
로켓 2단 부가 제대로 점화되지 않은 건데, 재해 발생 우려도 있고 북한의 ICBM을 감시할 수 있는 값비싼 위성도 실려 있어서 결국 로켓을 파괴한 겁니다. 그런데, 우리가 주목할 건 로켓 파괴가 아니라 일본이 이 H3를 만든 “이유”입니다.
일본은 사실 H2라고 하는 성능도 좋고 발사 성공률도 90%를 웃도는 로켓을 가지고 있습니다. 그런데도 비슷한 형태의 H3를 만든 건 “비용” 때문입니다. 로켓 재사용이 가능한 스페이스 X의 팔콘 9이 나오면서 값비싼 기존 로켓들은 경쟁력이 크게 떨어졌습니다.
H3는 발사비용을 H2의 절반 수준인 50억 엔 우리 돈 500억 원 수준으로 줄였습니다. H2 로켓에 적용된 고성능의 “다단 연소 엔진”도 과감하게 포기했습니다. 다단 연소 엔진은 버려지는 가스를 재활용해서 성능을 크게 끌어올린 건데, 제작 비용이 비쌉니다. 반면 새로 개발한 엔진은 구조를 조금 더 단순화해서 제작비용을 줄였는데, 여기에는 3D 프린팅 기술이 접목됐습니다.
이렇게 엔진에 3D프린팅 기술을 활용하게 되면, 제작비용을 크게 줄일 수도 있고요, 복잡한 구조를 빠른 시간 내에 생산하는 것도 가능합니다. 미국의 렐러티비티 스페이스라는 회사는 아예 3D 프린팅으로 몸통, 엔진, 연료탱크까지 모두 제작해 로켓을 만들었습니다. 보시는 것처럼 로봇 팔을 이용해서 3D 프린팅으로 로켓의 몸통을 한 번에 생산해 내는 방식입니다. 특히 기존 방식처럼 철판을 잘라 용접해 로켓을 만들어내면 버려지는 철판이 많은데, 3D 프린팅으로 한 번에 찍어내면, 티타늄처럼 비싼 원재료를 버리는 부분 없이 99% 활용 가능합니다. 우리나라도 이런 기술을 가지고 있습니다. 보는 것처럼 금속으로 된 와이어를 여기 있는 고출력 레이저로 녹여서 용접해 가듯이 로켓의 탱크를 생산하는 겁니다.
김대중/3D 프린팅 업체 대표 : 컴퓨터에 앉아서 디자인하고 거기서 여러 가지 조건들을 설정해서 장비로 바로 전송해서 장비에서 직접 제품을 만들어버리니까 젊은 층들을 제조업으로 불러들일 수 있는 좋은 역할을 할 수도 있다고 보입니다.]
3D 프린팅으로 로켓 압력 탱크를 만들었는데, 강도도 튼튼했습니다.
[이준성/항공우주연구원 소형발사체연구부 : 3D 프린팅을 하고 나면 물성치(제품의 물리적 성능)가 좋지 않을 거라 생각하는데, 시험을 해보니까 성능이 기존에 고전적인 방법으로 만든 용기와 거의 유사하게 나옵니다.]
이건 한국항공우주연구원이 3D 프린팅으로 만들어낸 소형 로켓 엔진인데, 보시는 것처럼 이미 연소시험까지 성공해서 가능성을 보여줬습니다.
하지만, 일본이나 미국과 비교하면 아직 관련 기업의 수나 투자액도 부족한 실정입니다.
이미 세계 시장은, 비용 경쟁력 없이는 로켓의 지속적인 개발이 불가능하다고 보고 있습니다.
로켓 개발에는 10년 넘는 긴 시간이 필요한 만큼, 앞으로 10년동안 더 발전할 세계 로켓 시장을 고려한다면 스페이스 X의 재사용 기술이나 3D 프린팅같은 첨단기술의 과감한 접목이 필요합니다.
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今月初日本は次世代ロケットである H3を発射しました. 初期打ち上げは順調に見えたんです. 急に日本放送進行者たちの表情が急激に暗くなります.
[今ちょうど消息が入って来ました. ロケットがミッションを成功する見こみがなくて自体破壊命令を下したと言います.]
ロケット 2段付加まともに火点しされないことなのに, 災害発生抜いてもあって北朝鮮の ICBMを見張ることができる高い衛星も積まれていて結局ロケットを破壊したんです. ところが, 私たちが注目するのはロケット破壊ではなく日本がこの H3を作った "理由"です.
日本は実は H2と言う性能も良くて打ち上げ成功率も 90%を上回るロケットを持っています. それなのに似ている形態の H3を作ったのは "費用" のためです. ロケット再使用が可能なスペース Xのパルコン 9が出ながら高い既存ロケットたちは競争力が大きく落ちました.
H3は打ち上げ費用を H2の半分水準である 50億円私たちお金 500億ウォン水準で減らしました. H2 ロケットに適用された高性能の "多段燃焼エンジン"も果敢にあきらめました. 多段燃焼エンジンは捨てられるガスをリサイクルして性能を大きく引き上げたことなのに, 製作費用が高いです. 一方新たに開発したエンジンは構造をもうちょっと単純化して製作費用を減らしたが, ここには3D プリンティング技術が接木されました.
こんなにエンジンに 3Dプリンティング技術を活用するようになれば,製作費用を大きく減らすこともできて, 複雑な構造を早い時間内に生産することも可能です. アメリカのレルロティビティスペースという会社は初めから 3D プリンティングで胴, エンジン, 燃料タンクまで皆製作してロケットを作りました. 見ることのようにロボット腕を利用して 3D プリンティングでロケットの胴を一番(回)に生産し出す方式です. 特に既存方式のように鉄板を切って熔接してロケットを作り出せば捨てられる鉄板が多いのに, 3D プリンティングに一番(回)に刷り出せば, チタンのように高い原材料を捨てる部分なしに 99% 活用可能です. 我が国もこんな技術を持っています. 見ることのように金属になったワイヤをここにある高出力レーザーでとかして熔接して行くようにロケットのタンクを生産するんです.
キム・デジュン/3D プリンティング業社代表 : コンピューターに座ってデザインしてそこでさまざまな条件たちを設定して装備ですぐ送って装備で直接製品を作ってしまうから若い階たちを製造業で呼び入れることができる良い役目をすることもできると見えます.]
3D プリンティングでロケット圧力タンクを作ったが, 強盗も丈夫でした.
[イ・ジュンソン/航空宇宙研究員ソヒョングバルサチェヨングブ : 3D プリンティングをしてからは物性するの(製品の物理的性能)が良くないと思うのに, 試験をして見るから性能が既存に古典的な方法で作った勇気とほとんど似たり寄ったりに出ます.]
これは韓国航空宇宙研究員が 3D プリンティングで作り出した小型ロケットエンジンなのに, 見ることのようにもう燃焼試験まで成功して可能性を見せてくれました.
しかし, 日本やアメリカと比べるとまだ関連企業の幸運にめぐまれて投資額も不足な実情です.
もう世界市場は, 費用競争力なしにはロケットの持続的な開発が不可能だと見ています.
ロケット開発には 10年越す長い時間が必要な位, これから 10年間もう発展する世界ロケット市場を考慮したらスペース Xの再使用技術や 3D プリンティングみたいな先端技術の果敢な接木が必要です.