2014년도 세계 우주개발 동향

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-27

2014년도에는 전 세계적으로 92회의 로켓발사가 있었고, 21개국, 1개 지역, 3개 기관에서 통신방송위성, 지구관측위성, 항행측위위성 등 실용위성, 우주과학위성, 유인우주선 등 합계 242기의 위성을 궤도에 진입시켰다. 일본 과학기술학술정책연구소에서 발행한 본 보고서에서는 이러한 우주개발 이용동향 정보를 각 위성 미션으로 나누어 정리하고, 이후 우주개발 정책 추진에 참고하고자 하였다. 먼저 2014년도 각국의 우주개발 동향을 전체적으로 살펴보면, 주목할 만한 활동으로 미국이 12월 다목적 유인우주선 ‘Orion’의 시험기를 발사하여 해양에서 회수하였다. 또한 일본은 11월 소혹성 탐사기 ‘Hayabusa 2’를 발사하였다. 유럽의 Arianespace사의 기아나 발사장에서는 총 11회의 로켓발사가 있었으며, 이는 ‘Ariane 4’의 운영이 종료된 2003년 이후 최대치이다. 일본도 4대의 ‘H-IIA’ 로켓에서 주요 지구관측위성 및 탐사기를 차례로 쏘아올렸다. 미국의 Space X사는 국제우주스테이션 (International Space Station:ISS)으로 2회 물자운송에 성공하였고, 정지통신위성 상업발사를 3회 성공하여 총 6번의 발사를 수행하여 유료 하중 질량총계 20톤을 달성하였다. 중국은 2015년 총 14회의 발사를 계획했지만, 7월까지 1회만 실시하였다. 하지만 이후 5개월간 15회의 발사를 수행하여, 연간목표를 상회하였다. 다만 유료하중은 소형 ~ 중형이 많아 총 23톤으로 질량 기준으로는 Space X의 발사실적보다 낮았다. 12월에는 러시아와 인도에서 신형로켓 발사시험을 차례로 진행하였다. 러시아는 20년간 개발한 ‘Angara’ 로켓의 시험비행을 실시하여, 정지궤도 부근의 발사에 성공하였다. 인도는 개발에 난항을 겪었던 ‘LVM3 (GSLV Mk3)’의 최초 발사를 탄도비행으로 수행하여, 제1단 (고체) 및 제 2단 (액체)의 추진 성능을 실증하였다. 2012년 12월 2월에는 룩셈부르크에서 유럽우주기구 (European Space Agency:ESA) 각료급 이사회가 개최되어, ‘Ariane 6’의 개발을 결정하고, 사전 후보로 검토되었던 ‘Ariane 5ME 형’ (Ariane 5ME 개량형)의 개발을 중지하였다. 이 결정의 바탕에는 Space X사와 같이 상업발사 시장이 커지면서 이에 위협을 느낀 유럽 각국이 가격이 높고, 복수의 위성을 조합하기에 제약이 많은 현행의 ‘Ariane 5’ 로켓을 대신하여 가격이 저렴하고 사용이 편리한 ‘Ariane 6형’을 단기간에 개발할 필요가 있기 때문이다. 또한 유럽의 유럽의 2대 로켓 제조회사인 Airbus Defence and Space사와 Safran 그룹은 ‘Ariane 6형’의 개발을 위한 합동기업체 (조인트벤처)를 설립하였다. 유럽위원회(EC)는 독점 금지 법의 관점에서 이 합병에 대해 심사하여, 위성용 전기추진시스템 부문을 분리하는 것을 조건으로 조인트 벤처의 설립을 승인하였다. 발사로켓 현황을 보면 전 세계적으로 92회로, 그 중에 위성 궤도 진입에 성공한 것은 90회였다. 발사 실패는 총 2회로 러시아의 ‘Proton’ 로켓, 미국 Orbital Sciences Corporation사의 ‘Antares’ 로켓이 발사에 실패하였다. ‘Proton’은 가속도계를 상하 역으로 설치하여 발사 직후 추락하였으며, ‘Antares’는 우크라이나제 1단 엔진의 연료 누수에 의해 폭발하였다. 러시아는 ‘Proton’ 로켓의 운용재개까지 4개월이 걸렸으며, 그 후 발사에서도 상단 로켓의 재착화에 실패하는 문제가 계속되어 ‘Proton’ 로켓 발사는 연간 8기에서 멈췄다. 이에 따라 누적 발사 성공률이 저하되었다. 중국의 로켓 발사 횟수는 2012년도에는 미국을 상회하였지만, 2013년과 2014년에는 미국보다 적었다. 이는 중국의 발사 횟수가 2012년도 보다 감소한 것이기도 하지만, 미국의 발사 횟수가 2배 가까이 증가한 것도 주요한 원인이다. 유럽은 남미 기아나 발사장에서 소형 ‘Vega’ 로켓의 3회 발사에 성공하였고, 주력의 ‘Ariane 5형’의 로켓이 6회, 러시아제 ‘Soyuz’ 로켓이 4회 발사하여, 연간 11기를 발사하였다. 다만 ‘Soyuz’의 3회째 발사에서는 갈릴레오 위성의 궤도 진입에 실패하였다. 이 위성은 자가 추진력으로 궤도를 수정하여, 예정과 다른 궤도는 아니지만 시험운용을 하고 있다. 일본은 ‘H-IIB’로켓과 ‘Epsilon’ 로켓을 발사할 예정이었지만, ‘H-IIB’ 로켓만 4회 발사하였다. 러시아는 ‘Angara’ 로켓의 개발에 20년 이상 투자하였으며, 2014년 최초의 경량급 시험 로켓 ‘Angara-1.2’의 탄도비행발사를 Plesetsk 발사장에서 수행하였다. 또한 12월에는 대형 ‘Angara-A5/Briz M’에서 정지궤도에 가까운 성능평가용 유료하중을 투입하는데 성공하였다. 이 로켓은 5톤급의 정지위성을 발사 능력을 가지고 있다. 위성발사 동향을 보면 2014년 발사된 위성수는 31개국 1지역 3개기관으로 총 242기였다. 유인우주비행의 분류로는 유인우주선이나 물자운송선이 13기, 우주과학관련 분야에서는 소혹성탐사기등이 3기, 우주응용에서는 통신방송위성, 지구관측위성, 항행측위위성이 97기 발사되었다. 기타 초소형위성 등 시험비행위성 및 AIS 위성이 129기가 있어, 연간 위성 발사의 수로 2013년을 34기 상회하는 과거 최대치였다. 일본에서는 대학 및 기업이 제작한 소형 위성 및 초소형 위성이 급증하여, 발사 기회가 많았으며, 12월 26일까지 중국의 위성수를 상회하고 있지만, 그 후 5일간 중국이 2기 발사하여 일본보다 더 많은 위성을 발사하였다. 구체적인 분야별 현황을 보면 다음과 같다. 1. 위성통신방송분야 통신방송위성은 세계적으로 50기 발사되었다. (1) 미국 미국의 통신방송위성 10기 중 1기는 미국 항공우주국(NASA)의 추적 및 데이터 중단위성 ‘TDRS-L’이었다. 2기는 첩보기관의 정지통신위성으로 데이터 중계를 수행하게 된 ‘NRO L-33’과 통신위성 ‘CLIO’였다. 다른 7기는 상업통신위성으로 1기는 DirectTV사의 정지통신방송위성 ‘DirectTV14’로, Ariane 로켓에서 발사되었다. 이 이외에도 6기의 Iridium사의 주회상업통신위성 ‘Iridium 제2세대’ (66기로 구성)를 동시에 발사하였다. (2) 유럽 유럽 각국에서는 영국의 O3b사가 적도상의 저궤도를 주회하는 상업통신위성 ‘O3b’의 추가 8기를 남미 Kourou 발사장에서 Soyuz로켓으로 2회로 나누어 4기를 발사하였다. 상업통신방송위성으로는 ‘Amazonas 4A’ (스페인), ‘Eutelsat 3B’ (Eutelsat), ‘Astra 5B’ 및 ‘Astra 2G’ (룩셈부르크)가 발사되었다. 또한 프랑스와 이탈리아의 공동으로 군사통신위성 ‘Athena-Fidus’를 발사하였다. (3) 기타 상업통신방송위성에서는 미국과 유럽 이외에는 러시아 4기 (‘Ekspress’ 3기와 ‘Yamal’) 외에 인도 2기 (‘GSAT’), 중국 3기 (‘Asiasat’ 2기와 ‘ABS’)가 발사되었다. 러시아는 그 밖에도 데이터 중계위성 ‘Luch-5V’와 ‘Kosmos 2501(Olimp)’의 2기를 정지궤도에 진입시키고, 저궤도주회형의 군사소형통신위성 ‘Kosmos’ (Rodnik) 3기외 민간용 소형 통신위성 ‘Gonets’ 3기 및 ‘Meridan’의 7기를 발사했다. 중국의 ‘CX’와 ‘LQ’는 소형통신위성이다. 그 밖에 아시아에서는 태국과 말레이시아, 남미에서는 아르헨티나와 중동에서는 터키, 오스트레일리아에서는 호주, 구 소련연방에서는 카자흐스탄, 국제기업으로는 INTELSAT이에서 각각 정지 통신 방송 위성을 발사하였다. 그 중에 터키의 위성은 미츠비시전기가 제작하였고, 2014년도에 1기의 위성이 더 발사될 예정이었지만, Proton 로켓의 발사 실패의 영향을 받아 2015년 이후로 연기되었다. 2. 지구관측분야 2014년도 전 세계적으로 지구관측위성 36기가 발사되었다. 그 중 중국에서 궤도 진입에 성공시킨 지구관측 위성은 15기로 독보적이다. ‘GF 2’, ‘YG’ 11기, 정지기상위성 ‘FY 2G’ 브라질과 공동으로 발사한 ‘CBERS-4’ 하얼빈 공업대학의 ‘KZ2’를 발사하였다. 그 밖의 21기의 내역은 미국 7기 (‘OCO-2’, 일본과 공동으로 발사한 ‘GPM-Core’, 민간의 ‘WorldView-3’ 등), 러시아 5기 (‘Resurs-P2’ 등), 일본 2기 (‘ALOS-2’, ‘Himawari 8’), 카자흐스탄 2기, ESA1기 (‘Sentinel-1A’), 프랑스 1기(‘SPOT-7’), 스페인 1기 및 이집트 1기였다. 이 중 ‘SPOT-7’은 12월에 ‘Azersky’로 개칭한 것이 주목할만하다. 이는 ‘SPOT-7’을 보유하고 있는 Airbus사가 아제르바이잔의 Azer COSMOS사의 위성 소유권을 양도하였기 때문이다. 지금까지 ’SPOT-6’과 ’SPOT-7’을 활용하고 있던 사용자는 Airbus사와 Azer COSMOS사의 상헙협력계약에 의해 양방의 화상 테이터를 계속하여 쓸 수 있다. 미국은 9월 민간용 지구관측위성 실시계획을 발표하였다. 그 중에는 해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration:NOAA) 등 지구관측에 관련된 기관이 담당하고 있는 각종 업무 시스템과 2013년도에 발표된 민간용 지구관측전략의 정의된 12개 사회적이익 (Societal Benefit Areas: SBA)의 관련이 강하게 연관되어 있다. 실시계획은 이후 3년간에 걸쳐 개정될 예정이다. 3. 항행측위분야 항행측위위성은 자동차 내비게이션 기기 등에 필수적인 전구측위 시스템(Global Positioning System : GPS)용 신호를 방출한다. 미국 및 러시아는 24기의 위성으로 구성된 GPS위성군을 운용하고 있으며, 지속적으로 매년 수기의 대체위성을 발사하고 있다. 2014년도 미공군(United States Air Force:USAF)이 중고도 (약 2만km)궤도의 GPS위성을 4기, 러시아도 Global Navigation Satellite System(GLONASS)용 ‘Kosmos’위성을 3기, 각각 궤도에 진입시켰다. 인도우주연구기구(Indian Space Research Organisation:ISRO)도 준청정궤도 항행측위위성 ‘IRNSS-1’의 2기를 발사하여, 7기로 구성된 인도지역항행측위위성 시스템(Indian Regional Navigation Satellite System : IRNSS)의 구축을 순조롭게 진행하고 있다. 유럽은 2014년중에 4기를 발사를 계획하였지만, 동시에 발사된 2기의 ‘Galiloe’위성의 궤도진입이 실패하하여, 후속의 2기로 발사는 2015년 이후로 연기되었다. 중국은 24기의 주회위성으로 구성된 ‘BD2’의 중고도 주회위성군을 6기로 발사하였지만, 2014년에 그 계획을 변경하여 성능을 대폭 향상시킨 ‘BD3’을 2015년 이후에 발사할 예정이다. ‘BD3’에는 주회위성 만이 아니라 정지위성 및 궤도경사지구동기궤도(소위 말하는 준청정궤도)의 위성도 포함하여 ‘BD2’형이 현재 담당하고 있는 지구항행측위 시스템도 전면적으로 ‘BD3’으로 변경될 예정이다. 4. 우주과학분야 2014년도 1기 소혹성탐사기, 1기의 천문관측위성(초소형), 1기의 미소중력실험위성의 전체 3기가 발사되었다. 일본은 11월 30일 H-2A로켓에 의해 소혹성 탐사기 ‘Hayabusa 2’를 발사하였다. 또한 도쿄공업대학의 초소형위성인 천문관측을 하는 ‘Tsubame’를 러시아의 로켓에 의해 발사하였다. 러시아는 7월 17일 물질실험을 수행하기 위해 회수식 미소중력실험위성 ‘Foton-M4’ 발사에 성공하여, 9월 1일 러시아 국내에서 회수에 성공하였다. 한편, 10년전 Ariane로켓에서 발사한 유럽의 혜성탐사기 ‘Rosetta’가 목적지인 67P/Churyumov- Gerasimenko혜성에 도착하여, 착륙기 ‘Philae’를 동 혜성에 투하하여 착륙시켰다. 2013년도 세계적으로 주목받은 인도의 화성탐사기 ‘Mangalyaan’은 2014년 9월 예정대로 촤성 궤도 진입에 성공하여, 아시아 최초로 화성주회탐사기가 되었다. 같은 시간에 미국의 화성탐사기 ‘MAVEN’도 화성주회궤도 진입에 성공하였다. 중국은 ‘CE 5호 T1’을 발사하였는데, 이 자체는 탐사기가 아니라 달 플라이바이 궤도에서 귀환한 실험 캡슐을 중국국내에서 회수하여 공학적으로 시험을 수행하기 위한 것이기 때문에 기술시험위성으로 분류된다. 회수 모듈을 분리한 후 본체는 지구-달계의 제 2라그레인지점(EML-2)에 투입되어, 미션을 지속하고 있다. 또한 2013년 12월 발사된 월면착륙기 ‘Chang`e 3’은 방출된 달 표면 Rover ‘Yutu’는 설계 수명 3개월 (달에서 3일간)이 지나 상태가 좋지 않고 주행할 수 없지만 지구와의 통신 등은 가능한 상태가 유지되고 있다. 5. 유인유주활동분야 2014년에는 4기의 유인우주선 및 9기의 물자운송선이 발사되었다. 모두 ISS로 운송되는 우주선이었다. (1) 미국 NASA가 민간기업 2사와 계약하여 ‘상업궤도운송 서비스(Commercial Orbital Transportation Services:COTS)’를 실시하였지만 각 회사의 성과는 서로 달랐다. Space X사는 회수형 우주선 ‘Dragon’을 2회 발사하여, ISS로의 도킹 및 귀환 캡슐의 회수에 성공한 것에 반하여, Orbital Sciences Corporation사(OSC)의 ‘Cygnus’ 물자운송선은 2회 연속으로 발사에 성공하였지만, 10월 28일 수행한 Orb-3의 발사는 실패하여 COTS 계약을 자력으로 지속하기 어렵게 되었다. ISS로의 물자운송은 자사의 로켓이 사용하지 않고도 수행할 수 있기 때문에, OSC의 이후 대응이 주목할만하다. 두 회사 의해 OCTS 발사를 계속하여 ISS로의 운송횟수는 2013년 12회에서 13회로 증가하였다. (2) 러시아 러시아는 ISS로의 탑승원 및 물자운송의 착실히 성공하면서 2014년에는 유인우주선 ‘Soyuz’와 물자운송선 ‘Progress’ 각 4회로 총 8회 발사하여, ISS의 원활한 운송유지에 공헌하였다. (3) 유럽 유럽의 우주개발의 중심이 되는 ESA는 7월에 ISS로의 자동운송기 ‘ATV-5’ (Georges Lemaitre)를 ‘Ariane 5 ES형’ 로켓으로 발사하여 우주 스테이션 도킹에 성공하였다. 또한 ESA 소속의 독일 우주비행사가 5월에서 11월까지 166일간 ISS에 장기체류하였다. (4) 일본 일본은 우주 스테이선 보급기 ‘HTV-5’의 발사를 2015년 예정하였지만, 2014년 발사를 수행하였다. 2013년 11월 7일 ISS에 탑승한 우주항공연구개발기구(Japan Aerospace eXploration Agency:JAXA)의 코이치 와타카 우주비행사는 2014년 3월부터 6월까지 일본인 최초로 ISS선장을 역임하였다. 6. 기술시험분야 2014년 발사된 기술시험위성은 미국의 ‘Orion’ 우주선이나 러시아의 ‘Angara’ 로켓성의 성능평가 유료하중(정지궤도근방에 투입), 중국의 달 샘플리턴 회수실험기 등 대형의 특징 있는 위성이 몇 가지 있었던 한편, 카메라를 탑재하고 있는 다수의 초소형 위성에서 높은 빈도로 지구관측을 수행하여, 선박에서 발신한 AIS(Automatic Identification System: 선박자동식별 시스템) 신호를 수신한 위성 등 실용적인 미션을 지향한 소형위성, 초소형위성이 많은 것이 특징이다. 초소형위성의 발사수는 2013년 93기였던 반면, 2014녀에도 93기로 같았다. 다만 2014년 중 국제우주 스테이션에 운송되어 방출된 위성은 20기로, 이는 2014년에는 113기였지만 이 상태로는 궤도진입에 성공하지 않을 수도 있어, ISS에서 방출된 단독으로 궤도를 2바퀴 이상 주회한 시점에서 처음으로 국제우주항공간 연구위원회(Committee on Space Research:COSPAR)에서 위성식별번호를 부여받기 때문에, 본 보고서에서는 2014년도 위성수에는 포함하지 않았다. 일본은 H-IIA로켓의 합승이나 외국 로켓에서의 발사도 포함하면 2014년 20기의 소형, 초소형 위성을 발사하였다. 2014년에는 벨기에, 리투아니아, 우루과이가 초소형 위성을 발사하여 새로운 위성보유국이 되었다. 마지막으로, 2015년 이후의 전망을 살펴보면 미국에서는 NASA의 COTS계약이 순조롭게 진행되고 있어, 이후 2016년까지 Space X에서 6기, Orbital Sciences Corporation사 (OSC)도 4기의 발사가 예정되어 있다. 하지만 OSC가 2014년의 ‘Antares’ 로켓의 발사에 실패하면서 당면한 운송수단을 자사 이외의 로켓에 의뢰하지 않으면 안되게 되었다. ISS로의 운송계약를 수행하는 것이 계약의 조건으로, 이 수단은 수탁기업의 책임으로 독자적으로 결정할 수 있기 때문에, 당면한 ‘Atlus 5형’ 로켓의 이용이나 러시아제 RD-181형 엔진의 채용 등의 대책을 강구하고 있다. Space X사는 주력인 ‘Falcon 9’로켓을 대량생산하는 체제를 정비하여 ISS로의 운송 서비스뿐만 아니라 세계 각국의 정지위성의 발사도 수주하는 것으로 유럽이나 러시아의 상업 발사의 시장을 늘려갈 것으로 보인다. 2015년에도 SKY Perfect JSAT Corporation사의 ‘JCSAT-14’를 발사하기로 결정하였다. 2015년도 총 예정되어 있는 ‘draco’ 우주선 발사에서는 재사용형 로켓의 실험을 겸하여 수행한다. 유럽은 2014년 각료급 이사회에서 결정된 ‘Ariane 6형’의 개발을 추진할 예정이다. 중국은 2011년에서 2015년까지 5년간에 걸쳐 100기의 위성을 발사할 계획으로 2015년에는 30회의 발사가 예정되어 있으며, 당초 계획을 달성하고자 하고 있다. 2015년에 운용개시를 목적으로 하이난의 원창 발사장의 시설이 완성될 것이며, 미국의 ‘Delta 4중경급’ 로켓을 계속해서 발사할 수 있는 대형 로켓 ‘CZ 5형’을 발사할 예정이다. 유인우주선의 발사용 ‘CZ-7’이나 경량 극궤도위성의 발사하는 ‘CZ-6형’도 2015년 혹은 2016년에는 운용개시할 예정이다. 2014년도 후반에 5개월에서 15회의 발사가 수행된 사례를 보면 2015년에 예고되어 있으며 연간 30회의 발사를 실현할 가능성이 높다. 2015년 이후 투르크메니스탄이나 라오스 등 새로운 우주이용국가도 늘어날 것으로 예상된다. http://www.nistep.go.jp/wp/wp-content/uploads/NISTEP-STT148J-10.pdf