수백 t에 달하는 우주발사체는 지구 중력을 이기고 우주선이나 위성을 궤도에 올려놓는다. 말하자면 지구와 우주를 잇는 고속도로인 셈이다. 지구에 고속도로만 있는 것이 아니듯이 우주에서도 원하는 곳으로 효율적으로 이동하려면 나들목과 국도, 지방도로처럼 더욱 세밀하게 연결된 길이 필요하다. 그 역할을 하는 것이 우주추진 기술이다.
우주추진은 인공위성의 역사와 함께했다. 우주추진은 위성의 궤도조정 역할을 넘어 우주에서 화물을 이동시키는 또 하나의 ‘우주수송’ 기술로 진화하는 중이다.
대표적인 것이 ‘킥스테이지’다. 발사체가 위성을 목표궤도로 보내기 위해 마지막 단계에서 한 번 더 가속해 주는 작은 추진체를 가리킨다. 또 궤도수송선인 OTV도 등장했다. 발사체에 위성과 함께 실려 우주로 간 후 저궤도에서 분리되어 자체 추진력으로 위성을 목표궤도까지 데려가는 역할을 한다. 지구에서 출발한 대형 발사체가 최종 궤도까지 위성을 운반하는 것보다 연료 등 경제성 측면에서 훨씬 유리하다. 발사체가 가는 길이 고속도로라면, 킥스테이지나 OTV는 최종 목적지에 더 효율적으로 도달하기 위한 샛길 혹은 지름길이라 하겠다.
목적지가 달, 화성, 심우주로 멀어질수록 추진 방식도 다양해진다. 큰 추력이 필요한 곳에서는 화학추진이 유리하고 장기간 효율적으로 이동하는 임무에는 전기추진이 강점을 가진다. 심우주 탐사를 위해서 원자력추진이 오랫동안 연구되었으며, 태양광을 이용한 태양돛 역시 여러 나라에서 시험된 바 있다.
한국도 첫 달 궤도선인 다누리를 통해 우주추진 시스템을 실제 운용해 본 경험이 있다. 현재 위성용 화학추력기와 전기추력기의 국산화가 진행 중이며 한국항공우주연구원에서는 달착륙선 추진기관과 이를 지상에서 검증하기 위한 비행 검증용 추진시스템을 개발 중이다. 위성을 여러 궤도로 운반하기 위한 OTV 개발 역시 시작됐다. 하지만 우주 선진국들과 비교한다면 우리는 아직 초기 단계다.
이제 우주추진기관을 개별 위성이나 탐사선에 필요한 하나의 부품으로만 바라봐서는 안 된다. 고성능·고추력화와 친환경·저비용화를 추진하는 동시에 추진제 저장과 공급, 전력과 열제어, 자율항법과 도킹, 장기적으로는 궤도상 급유까지 연결된 우주수송 시스템으로 발전시킬 수 있도록 설계해야 할 것이다. 또한 원자력추진과 같은 미래 기술에도 과감하게 도전할 필요가 있다.
우리는 누리호를 통해 독자적으로 우주 진입 고속도로를 열었다. 차세대발사체는 더 많은 화물을 더 먼 우주로 보내며 그 길을 더욱 넓혀 갈 것이다. 하지만 앞으로 우주경제에서는 우주 도달 능력만큼이나 도달한 뒤 자유롭게 이동하는 능력도 중요하다. 우주발사체가 지구와 우주를 잇는 고속도로를 만든다면 우주추진은 그곳에서 수많은 목적지를 연결하는 촘촘한 길을 만든다. 이제 우리도 우주로 가는 큰길과 우주 안의 세밀한 길을 함께 준비해야 한다.