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세계 1위 우주 발사체 기업, 미국 Space X 본문
너무나 유명하지만, 제대로 아는 사람도 별로 없는 기업. 한국에서 한창 월드컵 개최로 시끄러웠던 2002년 5월, 지금도 사장으로 있는 Elon Musk가 설립한 우주 발사체 민간 기업, Space X 이다. (참고로 Elon Musk가 Tesla 자동차 사장이 된 건 2007년도). 정식 회사명은 Space Exploration Technologies Corp. 엄밀한 기준을 적용하면, 현시점 우주 발사체 사업의 세계 1위는 아직까지는 러시아의 RosCosmos (러시아 연방 우주국) 이지만, 여기는 민간기업이 아닌 정부기관이다.
처음 설립 당시보다 현재는 사업영역이 더 넓어져서, 우주 발사체 개발 뿐만 아니라, 위성 발사 서비스와 우주 관광, 국제우주정거장(ISS)으로 과학자들을 보내거나 데려오는 서비스 등도 하고 있다. 향후에는 화성 식민지 개척을 통해 행성간 우주 비행 업체로 성장하겠다는 원대한 계획을 가지고 있다. 2021년 기준 직원수는 약 9,500명. 본사는 미국 캘리포니아 Hawthorne. 비상장 기업이다.
젊은 졸부의 돈지랄
처음 Elon Musk가 Space X 를 설립한 2002년 당시에는 괴짜 부자의 허망한 돈지랄 정도로 폄하하던, 아무도 관심 없는 회사였다. 인터넷 쇼핑 대금 결재 서비스 업체, Paypal (페이팔) 의 창업 맴버였던, Elon Musk 는 2001년 자신의 회사 지분을 eBay에 처분해서 큰 부자가 됐고, 이 때 가진 돈으로 자가용 비행기 수준이 아닌, 우주선을 1대 사고 싶어 했다고 한다. 실제로 러시아의 소형 우주선 제작업체와 3번이나 구매를 위한 가격협상도 했었다고 하는데, 당연히 이야기가 잘 됐을리가 없다. 그래서 자신이 직접 만들 수 밖에 없다고 생각하여 만든 회사가 Space X.
Space X의 지분 구조는 설립자인 Elon Musk가 54%, Google이 8%, 나머지는 여러 기관 투자자들이 나누어 가지고 있으며, 한국의 게임 개발업체, 넥슨(Nexon)의 지주회사, NXC (본사: 제주도)가 상당한 지분을 보유하고 있다고 한다. 현재 미국 비상장 주식 거래시장에서 2021년 9월 기준, Space X 주당 가격은 약 560달러 정도로 알려져 있다. 참고로 불과 반년전이었던 2021년 2월말 기준, Space X 주당 가격은 약 420달러 수준이었다.
진정한 기술혁신
기존의 장거리 우주 발사체의 경우, 연료가 떨어지면 전체중량을 줄이기 위해 바다에 버리던 가장 덩치가 큰 1단 부스터 (rocket booster) 부분을, Space X 에서는 자동으로 회수하여 재활용하는 기술을 개발하고, 이 기술을 2015년도 실제 검증하여, 이 분야에서 진정한 기술혁신을 이루어 냈다는 평가를 받았다. 사실, 부스터 회수 기술을 먼저 성공한 것은 미국 Blue Origin 이다. 하지만 기술 완성도는 Space X 가 훨씬 높다는 것이 업계 공통된 의견. (※ 참고로 러시아도 얼마전 Space X의 Falcon 로켓과 유사한, 재활용 가능한 로켓 Amur를 2025년까지 개발한다고 발표) 로켓에서 가장 비싼 부스터를 회수하는 기술이 개발되면서, 이제까지 우주선용 로켓발사에는 없던 시설인 착륙장이 생기게 되었다.
※ Space X의 1단 부스터 회수 (착륙) 동영상 (육상)
※ Space X의 1단 부스터 회수 (착륙) 동영상 (해상)
※ 해상 바지선에 발사체를 회수하는 시스템 특허를 Blue Origin사가 먼저 특허 등록을 하여 이 기술을 독점하려 했지만, Space X가 특허소송을 통해 Blue Origin의 특허를 무효화하는데 성공. 현재는 누구나 해상 발사체 회수가 가능하게 됨.
※ 일반인이 촬영한 Falcon Heavy의 2개 부스터가 동시에 착륙하는 동영상 (부스터 제트엔진 재점화시 엄청난 소닉붐 발생)
Space X는 지상 발사장소, 착륙장소 모두 미국 항공우주국(NASA)이 보유한 시설을 2010년부터 장기(20년) 임대로 사용중이다. NASA는 현재 해당 시설을 거의 사용하고 있지 않으며, 그나마 운영중인 국제 우주 정거장(ISS)에 물자나 사람을 보내고 데려오는 일을 모두 러시아 민간 우주선 발사체 회사에 의존하고 있었다. 얼마전에 Space X가 ISS로 과학자를 보내고 데려온 것이 거의 10여년만에 처음으로 미국 땅에서 이루어졌다고 한다.
최근 언론을 통해 나온 기사로는 Space X가 향후 계속 미국에서만 발사/착륙 장소를 운영할 것 같지는 않다고 한다. 러시아 연방 우주국 (RosCosmos) 책임자, 드미트리 로고진 (Dmitry Rogozin)은 2021년 9월 트위터를 통해, Space X 와 협력할 의지가 있음을 공개적으로 언급했으며, 이에 대해 Elon Musk도 긍정적 의사 표시를 했다. 언젠가 광활한 러시아 땅에 Space X 의 발사대와 착륙장이 설치될 날도 오지 않을까? (※ 여담이지만, Dmitry Rogozin은 2014년 러시아가 우크라이나의 크림반도를 러시아로 병합할 당시, 러시아 국방부의 핵심 인물이었던 것으로 알려져, 현재 미국 입국이 금지된 제재대상 인물. 2018년 5월부터 현재까지 RosCosmos 수장으로 있음)
핵심기술, 로켓 엔진
사실 성능과 안전성이 검증되고, 지금까지 가장 많이 사용되는 로켓 엔진은 러시아의 RD-180 엔진. 몇년전까지 미국 NASA에서도 이 엔진을 수입해서 발사체에 사용했다고 한다. 하지만 이제 적어도 미국에서는 Space X의 로켓 엔진, Merline(멀린)으로 모두 대체되고 있다. 참고로 Merline 엔진은 미국 NASA에서 1950~60년대 개발된 Rocketdyne사의 F-1 로켓엔진을 기반으로 소형화, 저가화한 로켓엔진이라고 한다.
앞에서도 언급했지만, Merline 엔진은 세계에서 처음으로 재점화가 가능한 로켓엔진이다. 즉, 미션을 마친 로켓 부스터를 바다에 버리지 않고 일단 한번 꺼진 엔진을 다시 재점화하여 안전하게 착륙 시킨 후 회수하여 다시 사용할 수 있도록 특별히 제작된 엔진이다. 연료는 언제든 공급과 차단이 가능한 액체연료를 사용하며, 러시아의 RD-180 엔진과 동일하게, RP-1 (Refined Petroleum 1)과 LOX (액체산소)를 사용한다. 참고로 RP-1은 일종의 등유인데, 다른 로켓용 연료보다 실온에서 폭발위험이 별로 없고 (적어도 점화되기 전까지는), 고도로 정제 생산되기 때문에 에너지 밀도도 아주 높다고 한다. LOX는 산소가 부족한 곳에서도 연료의 연소가 일정하게 될 수 있도록 해준다.
2010년 11월, Space X 측에서 공개한 Merline 엔진 제작 관련 동영상에 따르면, 발사체 제작에 필요한 80%를 자체 제작하고 있다고 한다. 아래 Elon Musk 가 직접 소개하는 엔진 제작 현장 동영상 참고.
※ Merline 엔진의 핵심부분인 터보펌프(turbo pump: 실질적 로켓엔진 출력을 결정하는 핵심 부분)를 개발한 회사는 미국의 Barber-Nichols Inc. 이며, 이 회사는 비상장 기업이지만, 2021년 6월, 미국의 방산업체 Graham Corp.에 전격 인수되었다. 모회사 Graham Corp.는 미국증시에 상장된 기업(Ticker: GHM) 이다.
※ 로켓 엔진에서 터보펌프의 동작원리와 중요성을 설명하는 동영상 (한글) : https://youtu.be/lPAu7VAFaME
Space X의 또다른 로켓엔진 Raptor(랩터)는 현재 개발 중. Merline 엔진 출력의 약 2배 용량이다. 행성간 우주 비행체 Starship 에 적용할 계획이며, 1000회 이상 반복사용이 가능한 수준의 내구성을 갖도록 개발되고 있다. 연료는 먼저 개발한 Merline 엔진과 달리 LCH4 (액화 메탄)를 사용하고, 연소를 위한 LOX (액화산소)는 동일하다.
Space X에서 운용 중인 우주 발사체 Falcon 9은 Merline 엔진을 9개 사용하고 있다. 발사체에 붙어 있는 숫자가 엔진 숫자를 의미한다고 한다. Falcon Heavy 로켓의 경우에는 Falcon 9의 부스터를 3개 병렬로 연결하여, 무려 27개의 Merline 엔진이 탑재되어 있다.
우주 배달 서비스의 가격 경쟁력
현재까지 우주 배달 서비스의 주요 고객은 NASA이고 주요 목적은 ISS (국제 우주 정거장) 으로의 과학자를 보내고 데려오는 일과 물자 공급 인데, 이 사업에서도 Space X 는 가장 경쟁력이 있는 것 같다. 아래 사진은 미국 방송에서 비교한 ISS 로 사람을 보내는 서비스에 대한 Space X 와 보잉(Boeing)의 Starliner 와의 가격 비교 그래프이다.
※ 로켓 엔지니어링 분야 전문가들, 특히 로켓에 미친 guru들은 현재 Space X의 기술적 성공은 자본가인 Elon Musk 보다는 Space X의 창립 맴버 중 한명인, 로켓 엔지니어 Tom Mueller (1961년생) 의 역할이 아주 컸다고 생각하는 것 같다. 그는 최초의 Merline 엔진 개발자이며, 2016년 Space X의 CTO (최고 기술 책임자)가 된 뒤, 2020년 11월 퇴사했다.
※ Tom Mueller 인물 소개 동영상 (Meet the brains behind Space X rockets)
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