NASA, 과학공동체 중심 10년 미션 결정 "산업체 함께"

[NASA/JPL 한인과학자 방담]위원회에 과학자 80% 참여···'Open call'로 많은 기회 장 제공
뉴스페이스 패러다임 속 상업 우주도 중시···국가우주개발에도 변화 필요
한국은 지난 1992년 과학위성 우리별 1호를 발사하면서 국가우주개발의 신호탄을 쐈다. 이후 한국은 한국형 발사체, 차세대 위성 2호, 한국형 달탐사 등 각종 우주개발을 추진하고 있다. 이러한 흐름 속에 국외에서는 소형위성 등의 분야에서 민간산업이 빠르게 발전하면서 '뉴스페이스(New Space)'로의 패러다임 전환이 가속화되고 있다. NASA JPL 전문가 등의 방담을 통해 한국의 현실을 짚어보고 국가 우주개발이 나아가야 할  방향을 진단해 본다. [편집자 주]

"NASA는 10년에 한번씩 Decadal Survey를 한다. 미국 내 과학자들이 모여 2년 가량 중요한 과학은 무엇이며 이를 달성하기 위해서는 어떠한 수단이 필요한지 논의한다. 상호 타협하면서 미션의 우선순위가 결정된다."

"NASA 예산 중 절반 이상이 산업체로 투입된다. NASA는 기술이전을 상당히 중요하게 여긴다. JPL(제트추진연구소)에서도 본래의 명칭과 달리 지난 1958년 이후로 단 한번도 로켓을 만들지 않았다. 개발된 기술은 이전되어 민간 산업 육성에 활용됐다."

국내외 우주 전문가들의 방담이다. 대덕넷은 최근 'COSPAR(국제우주과학위원회) 심포지엄 2017' 참석차 제주를 찾은 NASA JPL 한인 연구자 등을 만나 방담회를 개최하고, 변화하고 있는 우주 산업 동향 속 한국 우주 개발이 나아가야 할 방향에 대해 진단했다.

방담에는 ▲라이언 박(Ryan S.Park) NASA JPL 박사 ▲방효충 KAIST 교수 ▲전인수 NASA JPL 박사 ▲제이슨 현(Jason Hyon) NASA JPL 박사(순서 이름순)이 참여했다.

◆ NASA의 미션 결정 방법은? "과학공동체에 권한 부여"
 
NASA 미션 결정 권한을 위임한다. 의회에서 위탁한 미국국립과학아카데미는 10년마다 과학자 중심의 조사위원회를 구성하고, 미션을 결정해서 NASA에 제출한다. NASA는 이에 맞춰 예산을 배분하고 조정하는 역할을 수행한다. 

제이슨 현 박사: NASA는 우주 미션을 직접 결정하지 않고, 10년마다 열리는 조사(Decadal Survey) 위원회가 이를 선정한다. 이 위원회는 80% 이상이 과학자로 구성되어 어떠한 미션이 중요하며 이를 달성하기 위한 수단과 해결책 등이 논의된다. NASA의 역할은 위원회로부터 결정된 우선순위를 받아 균형 있게 예산을 분배하고 조정하는 것이다.

미션 수행 과정에서 의회 예산과 과학자가 원하는 예산의 격차는 크다. 또 위원회의 결정 과정이 더디다는 것과 통상적으로 우선순위를 다 하지 못한다는 것은 보완해야 할 부분으로 꼽힌다. 30%만 달성해도 많은 성과를 거둔 편에 속한다. 예산이 충분하지 않기 때문에 기술적 혁신(Breakthrough)이 중시된다. 지속적인 경량화 등을 통한 총 미션 비용을 절감하는 것이 요구된다. 다음 미션에 대한 의사결정 과정 시 새롭게 개발된 기술을 활용하는 등 비용 효과적인 측면이 계속 고려된다.

또 NASA는 AO(Announcement of Opportunity)를 통해 새로운 미션도 제안 받는다. 이를 활용해 고유 기술을 가진 기술자들이 과학자들과 협력해서 미션을 제안하기도 한다.  NASA는 과학중심이기 때문에 어떠한 기술을 강조하고 싶으면 과학자와 연대해 미션을 제안하고 연구를 수행한다. 

반면 한국은 탑다운식 우주개발이 주로 추진된다. 한국형 달탐사는 국내 여건상 불가피한 부분이기도 하다. 우리만의 미션을 설정해서 달에 간다는 것은 상징성과 의미가 있다.

미국도 냉전시대 구소련과의 경쟁을 위해 탑다운 방식을 추진했으며 국가적인 주도가 필요한 부분은 탑다운 방식을 활용하되 외적 부분은 바텀업 방식을 활용한다. 공동체에게 의견을 묻고 한사람을 위한 것이 아니라 과학 공동체에 이익을 주기 위한 방법을 모색한다. 한국에서도 과학공동체를 형성해서 함께 토론해서 우선순위와 목표를 도출하고, 이를 항우연이나 과기부에 전해주고 예산을 분배하는 바텀업 방식도 필요하다고 본다. 

전인수 박사: 의회에서 위탁받은 미국국립과학아카데미(National Academy of Sciences)가 조사위원회를 구성하고 임무에 대한 개념 연구 등에 많은 노력을 기울인다. 과학미션의 목적이 설정된 이후 이를 달성하기 위한 기술이 정해진다. 화성탐사선 큐리오시티 등도 과학 목표가 정해진 이후 이에 필요한 기술로 개발됐다. 재원은 프로젝트, 기부금, 국제 협력 등 다양한 방식으로 마련된다. 한국에서도 소주제를 갖고 논의가 진행되는데 과학공동체가 중심이 되어 큰 목표와 방향에 대해 논의할 필요가 있다.

◆ 우주 개발의 유·무형 이익은?···"한국 실정 맞도록 체화하는 것도 중요"

한국은 지난 25년간 인공위성 중심의 우주 개발을 추진해 왔다. 인력, 예산 등으로 선진국가들과 단순 비교는 어렵다. NASA에서도 우주 개발에 대한 유·무형 이익에 대한 고민이 지속되고 있는 가운데 우리만의 전략을 찾아나가야 한다.


방효충 교수: 한국에서는 적어도 70% 이상의 자금이 외국 기업으로 순유출되는 것으로 알려져 있다. 외산부품을 수입해서 조립하거나 외국 발사체를 이용하는 과정에서 많은 비용이 소모된다. 산업체에서도 주요 부품은 외산을 구매하기 때문에 자금이 외국으로 유출되고 만다. 미국도 자국 내 공급망을 모두 확보한 것은 아니지만 한국보다는 낫다. 무엇인가 새로운 것을 개발하고 시도하기 어렵다. 악순환이 반복되면서 산업체도 크지 못한다.

국가우주개발은 그동안 위성 중심으로 급격하게 추진되다 보니 이러한 부분을 개선하지 못했다. 국가우주개발계획 수립 과정에 참여하면서 미국, 일본 등과 많은 비교를 했는데 규모 등서 차이가 발생하기 때문에 국내 실정과 안 맞는 부분이 있다. 한국은 기술, 인력 등 자원도 제한되어 있다. 달 탐사 추진 과정에서도 많은 어려움이 있는데 해외 선진 사례를 보며 우리 실정에 맞도록 환경을 개선해야 한다. 

제이슨 현 박사: NASA에서 과학자 주도 미션이 진행되고 있는 상황에서 다음 세대는 과학을 확장시켜야 한다. 미국 안에서 과학을 발전시킬 수 있도록 새로운 학생이나 연구자에 대한 투자를 통해 과학 발전이 추진된다.

과학은 지속적으로 개선되고 진화하지만 종착지가 없다. 의회의 관점에서는 예산만 계속 사용하는 것으로 생각할 수도 있다. 따라서 타 행성에서 생명체를 발견하거나 기후변화 발견처럼 유형 이익과 학생과 교수에게 투자하는 무형의 이익에 대해서도 고민하게 된다. 

전인수 박사: 미국에서도 "행성 과학에서도 화성에 가서 환경 찾는 것이 무엇이 중요한가. 또는 목성에서 물을 찾는 것이 왜 중요한가"라고 의문을 제기하면 유형적인 이익이 많지 않아서 어려움을 느낀다. 최근 중요하게 생각하는 것이 무형적 이익이다. 교육, 차세대 과학자 양성, 탐사 등이 조화돼야 한다. 지구과학에서는 유형의 이익이 많이 보이는 반면 행성과학이나 달탐사서는 유형의 이익이 잘 안 보이기 때문에 깊이 고민할 필요가 있다.

◆ 정부·산업 적절한 비율은?···"정부나 출연서 기술 증명, 산업계로 확산해야"

우주 개발은 정부나 기관이 전체를 다하는 것이 아니다. 산업계 등과 적절히 조화돼야 한다. 컨소시엄과 같은 방법을 통해 서로 협력하고 대화해야 한다. 변화하고 있는 국제 동향을 주시하면서 틈새시장을 공략해야 한다.

제이슨 현 박사: 우주 개발은 정부나 출연연서 모든 부분을 전담하는 것이 아니다. 또 모든 기업이 우주 산업에 참여해서도 안된다. 집중할 분야를 설정하고 현상황에 맞춰 산업체 비율을 확대해야 한다. 기업 입장에서도 우주 산업에 대해 투자해달라고 해도 왜 해야 하는지 의문을 제기할 수 있다. 한국에서 위성 발사는 3년 또는 5년에 1번씩 추진되는 과정에서 이를 믿고 기업들이 이 분야에 뛰어들기는 현실적으로 쉽지 않다.   

국가 예산을 사용하는 이유 중 하나는 자국 회사를 도와주는 것이다. 국내에 어떠한 종류의 기업이 있고, 이들이 무엇을 할 수 있는지 총괄해서 미션을 만드는 것도 중요하다. 우주에 관심있는 기업을 대상으로 정부와 출연연서 기술 증명을 도와주고 기업들이 이와 관련된 기술을 지속적으로 개발하도록 지원해야 한다.    

한국 기업과 기관이 모여 컨소시엄을 구성하는 것도 한 방안이다. 국내 기업과 기관이 모여 어떠한 기술이 경쟁력을 갖출 수 있으며 뉴스페이스와 같은 변화하는 우주 산업에서 이익을 실현할 수 있을지 대화해야 한다. 국내에 의존하기보다 해외 시장을 공략할 수 있는 분야를 찾아야 한다.

전인수 박사: 한국은 현재 소형위성, 큐브셋 정도에서 AO가 나오는 것으로 알고 있다. 아직 큰 미션에는 없다. 무엇보다 미션이 많아져야 한다. 또 부품 단계부터 조사해서 어떠한 것을 개발할지 논의하는 것도 요구된다. 우주산업 중요성에 대한 지속적인 여론 환기도 필요하다.

국가적으로 큰 그림이 정해지면 좋을 것이다. 남이 하는 것을 따라가면 안된다. 국가적인 우선순위를 정하고 그 안에서 과학자, 공학자들이 커피들고 모여 어떠한 것을 우선순위로 정할지 충분히 논의해 결정해야 한다. 

방효충 교수: 한국이 우주개발에 나선지 25년 됐다. 한국에서 우주개발은 주로 위성에서 지구에 대한 사진이나 영상 획득이 중심이 됐다. 이제 이러한 방식은 한계에 도달했다. 글로벌 트랜드에는 적합하지 않고, 새로운 것을 해야 하는 시점이다. 

그동안 위성 제조. 지구 관측을 하기 위해 시스템 엔지니어링해서 부품 갖고 조립해서 미션이 운영됐다. 이를 우주 기술, 우주 정책으로 혼용하는 경우가 있는데 한국에서 우주 정책은 아직까지 없었다고 본다.

그동안 탑다운 방식의 우주 정책을 하다보니 연구자간 벽이 생기고 이에 소외된 연구자에게는 기회가 없었다. 최근  5년 단위로 수립하는 우주개발중장기계획 관련 위원회에 참여해서 초소형 위성 등에 대해 과학자들이 원하는 것을 제안할 수 있도록 하는 공개모집 등의 방안을 건의하기도 했다. 

제이슨 현 박사: NASA는 최근 상업적 관점을 중시하는 추세다. 이에 따라 '충분한 과학(Good enough Science)'이라는 새로운 용어가 부상하고 있다.

예를 들어 대기 중 탄소를 측정하는 과정에서 최신 기술을 추진하는데 6배 이상의 자금이 소요된다면 그에 근접한 수준의 효과가 있으면서 비용은 6분의 1 수준의 연구를 수행해 비용을 절감하는 것이다. 이처럼 80%는 good enough science를 하면 적어도 타협하는 것이 필요하다. 사람들이 모여 컨소시엄 만들고 토론해서 타협해야 한다. 그런데 단점은 시간이 많이 걸린다는 것이다. 탑다운 하면 모든 과정이 쉽다. 모든 것이 결정되어 있어 실행하면 된다. 그런데 위원회가 모여 토론하고 타협하다 보면 시간이 많이 소모된다.

어떤 방법이 더 우수하다라고 평가하기 보다 국가적인 우선순위 설정이 필요한 것은 탑다운 하는 반면 과학 주도의 의견수렴이 필요하면 의원회를 구성하는 것이 적합하다. 

방효충 교수: 한국은 지정학적으로 중국, 러시아, 북한, 일본 등의 강대국이 둘러싸고 있어 발사체 등 우주기술 개발이 필요하다. 북한의 미사일 위협과 정치권의 압박 속에서도 고유의 미션을 수립하고 북한 정세 등을 독자적으로 파악할 수 있는 능력과 역할도 요구된다. 국가 안보를 우주개발에서 우선순위로 하면서도 뉴스페이스와 같은 글로벌 동향을 주시해야 한다. 상충되는 두 부분을 함께 고려하는 것이 쉽지는 않다. 

미국은 정치 등 여러가지 이유에서 한국의 가장 큰 파트너다. 실질적으로 우리가 우주기술하면 미국 없이 안된다. 달 탐사와 관련해서도 협력한다. 한국형 발사체 발사시 각종 규제 문제도 지속적으로 협력하면서 풀어야 한다.

제이슨 현 박사: NASA도 예산이 많다고 볼 수 없다. 따라서 국제협력과 파트너십을 상당히 중요하게 생각한다. JPL의 경우 한국과의 기술협력 등에 대해서도 긍정적이다. 한국의 달탐사, 상업위성 등에 관심을 두고 기회가 있으면 적극적으로 파트너십을 구축하고 싶어한다. 

NASA에서 제공하는 각종 기회(Announcement of Opportunity)를 통해 천체물리학 미션, 지구 과학 미션 등에서 협력도 추진된다. 한국과 미국이 각자의 자금을 활용해 미리 미션을 만들고 협력한다면 추후 기회가 왔을 때 AO을 제안하면 좋다. 

◆ 최근 NASA의 동향?···"상업 우주 중시"

NASA에서도 상업적 측면을 중시하고 있다. 작은 과학들이 모여 거대 과학으로 이어질 수 있다.


제이슨 현 박사: 최근 NASA에서도 중시하는 것이 상업우주(Commercial space)다. NASA와 함께 개발한 과학기술이 뉴스페이스 시장에서 역할을 할 수 있도록 하는 것이다. 과학적 성과는 연구 뿐만 아니라 의사결정 등에 활용될 수 있도록 하는 것이 중요해지고 있다.

가령 허리케인을 예측하거나 진로를 알 수 있는지. 가뭄이 언제 들고, 얼마나 물이 필요한지와 같이 그러한 실제 정보가 있으면 재난청에서 이주, 보험회사, 발전회사 등. 수력 발전 등. 과학적 정보가 있으면 좀 더 지능적으로 할 수 있게 된다. 

지난 90년대 초 정찰위성을 중심으로 한 것을 Space 1.0이라고 하는데, 당시 수익은 전적으로 미국 국방부 등 정부기관에 의존했다. 반면 최근에는 Space 2.0이라고 하는 New Space로 패러다임이 전환되고 있다. 이미지와 데이터를 얻어서 일반인에게 팔아서 수익을 창출하겠다는 것이다.

몇년전 New Space 컨퍼런스를 찾아 만난 벤처투자사들이 하는 이야기는 이러한 기업 10개 중 1~2개만 성공해도 된다는 것이다. 이들만으로도 시장에 큰 변화가 올 수 있다는 것이다. 기존 정찰위성을 통한 1km 규모의 영상을 구매 시 1500 dollar가 소요된다고 가정할 경우, 스페이스 2.0에서는 15달러에 제공하고, 그 이후 세대에서는 1.5 달러에 제공할 수 있다.

원웹(One Web) 같은 경우, 일부를 자체적으로 만들고 이를 호주 멜버른과 미국 플로리다서 대량생산을 시도하고 있다. 구성품부터 하부품, 전체품까지 만드는데로 실증화하고 테스트한다. NASA는 과학적으로 기술을 처음 증명하고 이를 기술이전해서 산업체에 제공하는 것을 추진한다.

전인수 박사: 개인적으로 큐브셋, 소형위성 등을 NASA에서 하는 것은 부정적으로 생각한다. 정부기관에서 소규모 일까지 다하려다 보면 중소기업, 대학 등에서 추진하는 혁신까지 뺏을 수 있다. NASA만 하더라도 거대 정부 조직이라 여러가지 관료적인 절차들이 있다. 거대과학하는 것도 중요하지만 작은 과학이 모여 거대과학 될 수 있다.

◆ 국내 우주 산업 활성화 해법?···"산업체 참여 이끌고 후학 양성 필요" 

우주 문화, 우주 산업 생태계 등을 지속적으로 개선해 나가야 한다. 국내 대기업들도 우주 산업에 관심을 갖고 이와 연관된 전략을 구사해야 한다. 국내 후학 중에서 과학자 뿐만 아니라 창업가, 기술자 등이 나와서 새로운 우주 영역을 개척해 나가야 한다.


라이언 박 박사: 글로벌 목표가 있어야 한다. 주변 한국 지인들은 달에 가려는 목적이 무엇인지 궁금해 하는 모습을 많이 접하게 된다. 일본 JAXA와 이스라엘 ISA의 모델을 벤치마킹해 무엇인가 새로운 것을 시도할 필요가 있다. 삼성전자, 현대자동차 등이 글로벌 제조시설을 보유했는데 KAIST, 서울대 등의 대학이 이들과 협력해서 새로운 것을 도전해야 한다. 가령 미국 대학에서는 실험실에서 소형 우주선을 설계하거나 제작할 수 있는데 KAIST나 서울대에서도 산업계와 밀착해 파트너십을 구축하고 도전해야 한다.  

문화적인 개선 노력도 필요하다. 우주개발 필요성을 알리는 대중활동(Outreach)도 지속돼야 한다. 초등학생들이 연예인이 되는 것이 아니라 우주인을 꿈꿀 수 있어야 한다. 한국 학생들을 보면 내성적인데 마음을 열고 대화해야 한다. 한국인들의 이력서를 보면 부족한 것 중 하나인 자신의 전문 분야를 설정하고 JPL 인턴을 비롯한 글로벌 기회에 도전할 필요도 있다. 

제이슨 현 박사: 미국 내부에서도 위성 비즈니스에 대한 경쟁이 심하다. 기업 입장에서는 투자수익을 고려해야 한다. 따라서 신규로 위성시장에 진입하는 것이 좋은 비즈니스라고 생각하지 않는다. 대기업 입장에서는 위성을 활용해 얻은 데이터를 기반으로 제품을 좀 더 효율적으로 만들어 이익 창출에 이용할 수 있는 방안을 모색해야 한다. 데이터를 활용해 투자 결정, 의사결정 지원 등에 활용할 수 있다.  

New Space 패러다임이 부상하고 있지만 아직까지 시장(Market Place)은 형성되지 않았다. 위성 발사 등은 활발하게 추진되고 있지만 아마존처럼 우주 쇼핑을 할 수 있도록 판매자를 모으고 경쟁하도록 하는 플랫폼이 아직 없다. 우주 기업들이 위성 사진 등을 입찰해서 사람들과 팔 수 있는 시스템이 유망하다고 본다. 가령 항우연 등에서 비즈니스 마켓 플레이스를 런칭할 수 있으면 좋을 것이다. 

전인수 박사: 로켓 방사선 부품 시장이 전세계 1% 밖에 안된다. 대부분 수입한다. 그런데 그 예산이 삼성, LG 등 한국 대기업 예산으로 보면 작은 금액이다. 대기업이 정부와 주도해서 계획을 만들고 시장을 성공적으로 공략할 수 있을 것이라고 본다.

사기업 참여를 강조하는 이유는 한국이 절대적으로 우주과학기술에 투입하는 예산이 몇 백억 수준으로 적기 때문이다. 워낙 금액 자체가 적어 미션할 수 있는 것이 많지 않다. 개인 기업 참여를 확대해서 생태계를 키워야 한다. 대기업 입장에서도 우주 산업에 투자해서 그들의 이미지를 제고할 수 있다. 가령 삼성 같은 대기업의 로고가 들어간 위성이 발사되면 기업 이미지 개선에도 좋은 효과가 있을 것이다. 

방효충 교수: 국내 대기업은 우주 산업 진출을 망설이는 반면 일본 대기업들은 자국 우주 산업에 적극 참여한다. 이들의 지원으로 일본 대학에서도 위성을 발사하기 좋은 환경이다. 반면 우리는 위성을 발사하려면 적지 않은 비용을 부담해야 한다.

이번에 KAIST 제자들과 소형 위성을 발사하는데 6억원 가량 소요됐다. 아이디어가 있어도 자금이 부족하다. 한국은 주요 부품부터 발사체까지 외국에 의존해야 하는 실정이다. 

중국이나 일본에서는 계속 파트너십을 제안해 온다. 하지만 이마저도 정서적인 이유로 하기 쉽지 않다. 중국에서는 발사 비용이 무료이며, 일본도 마찬가지다. 특히 일본은 파트너십으로 좋은 상대인데 정부나 국민이 문화적으로 민감하게 생각하는 경향이 있어 협력하기 쉽지 않다.

제자들을 보면 궁극적인 꿈을 NASA에 입사하는 것으로 한다. 국내에서도 NASA JPL 처럼 젊은 후학들이 우주에 도전하고 입사하고 싶은 환경을 만들어줘야 한다.  

제이슨 현 박사: 학업을 하는 후학들도 중요하지만 창업자나 기술자도 나와야 한다. 이를 위해서는 왜 우주 산업이 중요한지 알려줄 수 있는 대중활동(Outreach)이 필수적이다. 왜 우주가 중요한지 이해하고 영감을 받으면서 후학들이 조국이 이웃국가 보다 잘 살 수 있는 방법을 고민할 수 있어야 한다. 지구에서는 모든 것들이 발달되어 있지만 우주는 아직도 새롭게 개척해야 할 영역이다. 

NASA JPL 전문가 등은 국가 우주 산업 발전을 위한 진심어린 조언을 쏟아냈다.(왼쪽부터 시계방향으로)제이슨 현 박사, 방효충 KAIST 교수, 전인수 박사, 라이언 박 박사.<사진=강민구 기자>NASA JPL 전문가 등은 국가 우주 산업 발전을 위한 진심어린 조언을 쏟아냈다.(왼쪽부터 시계방향으로)제이슨 현 박사, 방효충 KAIST 교수, 전인수 박사, 라이언 박 박사.<사진=강민구 기자>
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