잊혀졌던 기술

2010년대 들어 이른바 뉴스페이스(New Space) 시대가 열렸다. 첨단 기술의 진입 장벽이 낮아지고 재원 조달이 용이해졌다. 스페이스X를 선두로 민간 우주 개발 기업들이 너도 나도 발사체 개발ㆍ위성 발사 및 운영, 달ㆍ화성 등 심우주 탐사 등에 나서면서 상황이 달라졌다. NASA도 자원 개발과 화성 등 심우주 탐사 근거지로서의 기지 건설 등 달 개척을 위해 귀환 프로젝트를 재개하고 아르테미스 프로그램 등 심우주 탐사용 대형 발사체 개발을 재개했다. 문제는 1960년대 미국 로켓의 아버지로 불렸던 베르너 폰 브라운 박사 등이 개발해 아폴로 프로젝트에 사용한 초대형 발사체 '새턴 5호'의 기술이 어느새 까맣게 잊혀졌다는 것이다. 새턴 5호는 1단부에 역대 최강 추력을 자랑하는 F-1 엔진 5기(케로신), 2단부·3단부에 J-2 엔진(액체 수소)을 각각 5기·1기씩 사용하는 3단 로켓으로 개발됐다.

그러나 막상 40여년이 지나면서 설계도는 남아 있었지만 제작 노하우는 사라져 버리고 말았다. 당시 기술진들은 이미 오래전에 사망했거나 은퇴한 상태였다. NASA의 비밀 보관 창고에 남아 있던 설계도는 박물관에 전시돼 있던 새턴 5호의 실제 엔진들과 일치하지 않았다. 즉 로켓 제작 당시 만들어진 설계 도면은 심각한 마감 압박에 시달리는 가운데 만들어졌고 현대와 달리 정밀한 컴퓨터 디자인 작업은 전혀 거치지 않은 상태였다. 또 F-1 엔진은 모두 수작업으로 제작되면서 수도 없이 많은 시행착오를 거치면서 수정됐고 최종 결과물은 설계도에 나와 있지 않은 특징들이 너무도 많았다. 결국 NASA 엔지니어들은 차라리 분해해서 원리를 이해해 보자면서 2011년부터 분해-시뮬레이션 작업을 시작했고, 이를 토대로 F-1B 엔진을 만들어 냈다. 하지만 이 리메이크 버전은 SLS 계획이 여러 차례 변경되면서 결국엔 사용되지 않게 된다.

현재 SLS가 사용하고 있는 것은 우주왕복선에 사용됐던 RS-25 엔진이다. 2009년까지 운용되던 우주왕복선을 위해 만들었던 재고품들이다. 다만 NASA 엔지니어들은 아르테미스 1호에 맞춰 개량 작업을 실시했다. 이것도 간단하지 않았다. 잦은 계획 변경과 예산 축소 등의 불확실성에다 액체 수소 엔진의 특성상 누설 문제가 불거지면서 완성까지는 10년 가까이 소모되고 말았다. 현재 SLS는 1단부에 개량돼 성능이 더 좋아진 RS-25 엔진 4기가 사용됐고, 양옆에 고체 부스터 2기가 보조하는 형태다.

지난 6월 발사에 성공한 한국형발사체 누리호.

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