얼마전 한국형 발사체인 우주발사체 '누리호'의 3차 발사가 성공적으로 진행 되었다. 이에 차세대 발사체, 달과 화성탐사를 목표로한 개발에도 속도를 낼것이란 전망이다. 그래서 로켓은 시대적으로 어떤 진화와 발전을 하고 있는지 한번 알아보려 한다. 일단, 로켓은 우주로 이동하거나 대기권을 벗어나는 우주 비행체라 할 수 있는데, 연소 엔진을 사용하여 추진력을 만들어내고 연료와 산소를 연소시킴으로써 추진한다. 주로 인공위성 발사, 우주 탐사, 우주 정거장 보급, 인간 우주 비행 등 다양한 우주 임무에 사용된다.

누리호 3차발사 장면(자료:KARI)

우주를 향한 염원을 현실로 이끄는 비행체, 로켓

로켓의 우주 도약을 위한 여정

로켓의 역사는 매우 오래 되었으며 수세기와 대륙에 걸쳐 진화해 왔다.
로켓의 초기 형태는 중국에서 개발되었는데, 약 13세기경 화약을 사용한 폭죽 로켓을 개발하여 경적과 의례적인 행사에서 사용되었다.

근대 로켓의 개발은 19세기 후반 미국의 로버트 고다드와 같은 발명가들의 작업으로 시작되며, Goddard는 이전의 고체 연료 로켓보다 더 효율적이고 강력한 액체 연료 로켓을 최초로 개발하였다.

20세기초에 로켓 공학은 전쟁과 우주 탐사, 모두에서 로켓의 잠재력을 인식한 세계 여러정부의 관심을 끌기 시작하며, 독일은 제2차 세계대전중 로켓 기술에 막대한 투자를 시작하여 대륙간탄도미사일(ICBM)인 V-2 로켓(Vergeltungswaffe 2)을 개발하였으며, V-2 로켓은 최초의 탄도 미사일이자 우주로 발사된 로켓이었다.

제2차 세계대전 후 Wernher von Braun을 포함한 많은 독일 최고의 로켓 과학자들이 미군에 의해 페이퍼클립(Operation Paperclip)작전으로 독일 과학자들을 미국으로 데려왔으며, 이들 과학자들의 전문 지식으로 미국은 1961년 최초의 미국인을 우주로 발사하는 데 성공하며 자체 로켓 프로그램을 개발하기 시작한다.

동시에 소련은 자체 로켓 프로그램을 빠르게 개발하고 있었으며 1957년 최초의 인공위성인 스푸트니크 1호를 궤도에 진입시키며 '우주시대'의 개막을 알렸다.
1961년에 최초의 인간인 유리 가가린을 우주로, 1963년에는 발렌티나 테레시코바(Valentina Tereshkova)가 세계 최초의 여성 우주비행사로 우주 비행을 완성한다.
1960년대부터 1970년대에는 미국과 소련 사이에서 우주 경쟁이 이루어졌으며, 인류가 달에 착륙하는 등의 중요한 성과를 이루었으며, 아폴로 프로그램으로 미국은 1969년에 달에 인간을 착륙시키는데 성공한다.

20세기 후반 내내 로켓은 위성 발사, 우주 탐사, 군사적 사용을 포함한 광범위한 응용 분야를 위해 계속 개발되고 개선되었다.
이후 2000년대는 상업 우주 여행이 점차 현실화 되면서 스페이스 셔틀은 미국의 스페이스 투어즈(Space Tours)와 버진 갤럭틱(Virgin Galactic) 등의 민간 우주 여행 기업들이 우주 여행을 상업화시키는데 기여한다.

2010년대에는 로켓의 재사용이 주목받으며 스페이스X의 팔콘 9와 팔콘 헤비 로켓이 발사 후에 지구로 되돌아와 재사용될 수 있게 되면서 비용 절감과 우주 접근성에서 크게 확대 되었다.
이처럼 로켓은 시간이 흐름에 따라 지속적인 발전을 거듭하며, 인류의 우주 탐사와 연구를 위한 필수적인 수단으로 사용되고 있다.

SpaceX의 Axiom-1과 NASA의 Artemis I 이 같이 있는
Launch Pad 전경(자료:NASA)

기술 혁신과 우주 탐사를 향한 진화

로켓의 역사에서 처럼 로켓 기술은 지난 수십 년 동안 지속적으로 발전해왔고, 현재도 계속해서 발전하고 있다.

추진체 기술 개선: 로켓의 가장 중요한 부분은 추진체인 로켓 엔진이다. 연료와 산소를 효율적으로 연소시키고 높은 추진력을 발생시키기 위해 연구와 개발이 지속적으로 이루어졌으며, 새로운 연료 혼합물, 개량된 연소실, 더 효율적인 엔진 노즐 등의 기술이 개발되었다. 이를 통해 로켓의 추진력과 연료 소비 효율이 향상되었다.

재사용 가능한 로켓: 과거에는 로켓이 한 번 사용되면 버려지는 일회용 비행체였다. 그러나 최근 몇 년 동안 재사용 가능한 로켓 기술이 크게 발전했으며, 스페이스X의 팔콘 9와 팔콘 헤비 로켓 등 일부 로켓은 발사 후에 안전하게 지구로 되돌아와 다시 사용될 수 있게 됐다. 이로써 비용 절감과 우주 여행의 재사용 가능성이 크게 향상되었다.

비즈니스 모델 혁신: 과거에는 우주 비행은 국가 기관이나 대규모 기업에 의해 주도되었다면 최근에는 민간 우주 기업들이 우주 산업에 진출하면서 비즈니스 모델이 혁신되었다. 스페이스X와 블루 오리진 등 민간 기업들은 상업적인 우주 여행과 인공 위성 발사 등 다양한 서비스를 제공하며, 우주 산업을 성장시키고 있다.

목적 다변화: 로켓은 이제 우주 탐사뿐만 아니라 다양한 목적으로 사용되고 있으며, 인공 위성 네트워크를 구축하여 글로벌 통신을 지원하거나, 지구 관측 위성을 통해 환경 모니터링 및 자원 탐사를 수행하는 등 다양한 용도로 로켓이 활용된다. 또한 상업 우주 여행을 통해 개인들이 우주를 체험하는 것도 가능해졌다.

이렇게 로켓의 미래는 항상 새로운 기술과 응용 프로그램이 등장하면서 지속적인 혁신과 급속한 발전으로 특징 지어질 것이다. 우주 관광에서 화성 식민지 개척, 첨단 추진 시스템에 이르기까지 가능성은 무궁무진하며 우주 여행의 미래는 흥미진진하고 혁신적일 것으로 기대된다.