[인터뷰] 미 우주 전문가 "북한 '광명성3호' 분리과정서 이상 가능성"

북한이 쏘아올린 인공위성 ‘광명성 3호’가 현재 작동불능 상태라고 미국의 저명한 과학자가 지적했습니다. 미국의 민간단체인 `참여과학자 연대(Union of Concerned Scientists)`의 로켓 전문가인 데이빗 라이트 박사를 유미정 기자가 인터뷰했습니다.

기자) 라이트 박사님 안녕하세요? 북한이 지난 12일 지구궤도에 쏘아 올린 인공위성 ‘광명성 3호’가 제대로 작동하지 않고 있다는 보도가 있는데요, 어떻게 보십니까?

미국은 우주와 지구궤도의 물체를 관측할 수 있는 능력이 있습니다. 북한의 장거리 로켓 발사 이후 얼마되지 않아 광명성 3호가 텀블링 (tumbling) 그러니까 ‘공중제비’를 돌고 있다는 보도가 있었습니다. 인공위성이 지구 궤도를 돌고는 있지만, 인공위성이 가운데 무게 중심을 중심으로 자체 회전하고 있다는 겁니다. 이렇게 되면 인공위성에 장착된 수신기, 안테나가 지구를 향하지 않기 때문에 북한이 지상 관제소에서 인공위성과 통신을 하거나 방향을 돌리거나 하는 등 통제가 불가능해 집니다. 또 인공위성에 장착된 카메라도 지구 방향으로 사진을 찍을 수가 없습니다.

기자) 어떤 이유로 이 같은 상황이 발생한 것일까요?

인공위성이 로켓의 3단 끝에 아주 안전하게 실려야 하고, 그런다음 3단 추진체가 마지막 속력을 낼 때 자동적으로 부드럽게 3단에서 떨어져 나와야 합니다. 그러니까 3단과의 강력한 연계를 끊으면서 동시에 부드럽게 떨어져 나와야 지구 궤도에 올려졌을 때 인공위성이 공중제비를 돌지 않게 되는 것이죠. 아주 고도의 기술은 아니지만, 이 과정이 제대로 이행돼야합니다. 북한은 로켓의 1,2, 3단 분리 등에 성공하고 위성을 지구 궤도에 올려 놓는데 성공했는데도, 위성이 제대로 작동되지 않아 상당한 좌절감을 느낄 수있다고 생각합니다.

기자) 광명성 3호를 고칠 수 있는 방법은 없나요?

북한의 인공위성은 기술적으로 아주 단순한 위성입니다. 위성에 이른바 긴 로봇 팔 같은 것을 부착할 경우, 시간이 조금 흐르면 중력에 의해 인공위성이 결국 지구 쪽을 향하도록 할 수 있습니다. 중력을 이용해 위성이 공중제비를 돌지 않도록 안정시킬 수 있는 수동적인 방법인 거죠. 아주 흔한 방법인데, 저는 북한이 왜 이 방법을 사용 하지 않았는지 모르겠습니다. 아마 자신들이 좀 더 정교한 시스템으로 가도 성공할 수 있다고 생각한 것 같은데요, 지금은 ‘광명성 3호’가 고치기가 어려운 상태라는 데 많은 전문가들이 의견을 같이 하는 것 같습니다.

기자) 인공위성의 궤도는 어떻게 선택하게 되나요?

위성의 궤도는 인공위성의 기능에 따라 선택됩니다. 예를 들어 어떤 나라가 통신 위성을 쏘아올리기를 원한다면, 그 위성이 자기 나라 상공에 항상 떠 있기를 원하겠죠. 그럴 경우는 지상 3만6천 km 높이에 있는 고 궤도인 정지궤도(Geosynchronous Earth Orbit)에 올려 놓습니다. 이 궤도를 따르면 위성은 지구와 함께 돌기 때문에 언제나 특정 국가 상공에 위성이 정지 해 있게 되는 거죠. 그보다 저궤도일 경우에는 위성이 지구보다 더 빨리 돌기 때문에 하루 일정 시간에만 특정 국가 상공에 떠 있게 됩니다. 지상 관측 위성의 경우는 이처럼 매번 궤도 회전을 할 때마다 동일한 지방시(local time)에 근점을 통과하는 태양동기궤도(SSO: Sun-synchronous orbit)를 이용합니다. 그 밖에도 발사 로켓의 추진력 등 다른 요인들이 고려돼 궤도를 정합니다.

기자) 북한의 경우는 광명성 3호를 태양동기궤도에 올려 놓지 않았습니까?

예, 그렇습니다. 북한의 인공위성에 장착된 카메라 성능을 보면 그 다지 많은 정보를 얻을 수 있는 수준은 아닌데요, 제 생각에는 먼저 위성을 궤도에 올려 놓을 수 있는 능력이 있다는 것을 보여주기 위한 것이지, 특별히 지구 관측을 위한 것은 아니라고 봅니다. 또 북한은 위성을 북쪽에서 남쪽으로 쏘아 올렸는데요, 그렇게 되면 위성은 남극과 북극을 통과하는 극궤도(Polar Orbit)에 올려지게 되는데, 이럴 경우 에너지가 아주 적게듭니다. 지난 번에는 동쪽 일본 상공으로 위성을 쏘았는데, 그럴 경우 가장 에너지가 적게 드는 방법은 위성이 적도궤도를 따라 돌도록 하는 것입니다. 일단 한 방향으로 발사한 뒤 다른 방향으로 돌게하려면 아주 많은 에너지가 들죠.

마지막으로 로켓이 얼마나 강력한 추진력이 있는가 하는것인데요, 북한이 사용한 이번 로켓으로는 인공위성을 최대한 높이 올려 놓을 수 있는 고도가 5백 km의 저궤도입니다. 그보다 더 높은 고도에 올려 놓으려면 더 강력한 추진 로켓이 필요합니다.

기자) 지구궤도에 올려진 위성은 결국에는 어떻게 되나요?

지구 저궤도에는 대기밀도가 어느정도 잔존하기 때문에, 대기의 영향으로 위성의 속도가 시간이 흐르면서 점차 느려지게 됩니다. 때문에 위성은 몇 년 정도 궤도를 돌다가 결국 속도가 느려지면서 궤도를 이탈해 낙하하게 되죠. 그 때 위성은 대기권에 다시 진입하는데요, 엄청난 열 때문에 연소되버립니다. 일부 파편이 지구상으로 떨어질 수는 있지만 대부분은 바다에 떨어질 가능성이 큽니다. 저궤도보다 2배 가량 높은 고도의 고궤도인 정지궤도에서는 위성이 더 오래 몇 십년 간 떠 있을 수 있습니다.

기자) 성공적인 우주 발사체 기술 확보를 위해서 어떤 기술이 가장 중요하다고 보십니까?

두가지 공학 기술이 필요하다고 보는데요, 하나는 인공위성 등을 궤도에 올려놓을 수 있을 정도로 강력한 엔진 등 부품을 개발하는 것입니다. 다음에는 이런 요소들이 제대로 작동하도록 안정적으로 (reliably) 조합하는 일입니다. 북한이 사용하는 로켓 부품들은 미국과 구소련이 지난 1960년대 개발한 것에 기초한 겁니다. 지금도 작동은 하지만 새로운 것은 아니죠. 북한이 과연 로켓 엔진을 러시아를 본따 자체 개발했느냐 러시아로부터 구입했느냐는 계속 논란이 되고 있습니다. 모든 요소들이 작동해야 하고 또 강력한 동시에 우주로 쏘아 올려 질 수 있도록 가볍게 만들어야 합니다. 너무 튼튼하게 만들면 무거워서 궤도에 올리지 못하고 너무 가벼울 경우 파괴될 수 있는 거죠. 또 모든 요소들이 상호 연계적으로 작동하도록 해야 합니다. 1단계가 연소되고 2단계가 차례로 연소되고 하는 등 복잡한 단계들이 착착 맞아들어가야 하는거죠. 북한의 경우 모든 게 잘 이행되는 것 같았지만 마지막 단계에서 인공위성이 제대로 된 방식으로 떨어져 나가지 못한 거죠. 다시말해 복잡한 시스템을 안정적으로 작동하도록 해야 하는데, 북한은 아직 그런 기술을 갖추지 못한 것 같습니다. 우주발사체 기술에서는 하나가 잘못되면.모든 것이 다 잘못 될 수 있습니다.

기자) 국제사회는 북한이 대륙 간 탄도미사일(ICBM) 에 한 걸음 더 다가간 것으로 보고 있는데요, 박사님은 어떻게 보십니까?

라이트 박사) Dr. David Wright 12/18 MJH (Act 7)

우주발사체 기술과 탄도미사일 기술은 기본적으로 같다고 할 수 있습니다. 하지만 북한이 광명성 3호를 쏘아올린 장거리 로켓이 탄도 미사일이라는데는 동의하지 않습니다. 이유는 두가지입니다. 먼저 광명성 3호는 100kg정도의 아주 경량인데요, 앞으로 북한이 소형 핵탄두를 개발한다고 해도 그 무게는 지금의 인공위성보다 5~10배는 더 나가는 0.5 톤에서 1톤정도가 될 겁니다. 북한이 로켓 발사 시 핵탄두의 흔들림이 없게 하기 위해서는 지금보다 훨씬 더 큰 로켓을 만들어야 한다는 얘깁니다. 기상, 통신 위성 발사 등은 문제가 발견되면 지연하든지 할 수 있지만 미사일을 군사적 목적으로 발사할 경우에는 그럴 여유가 없지요, 하지만 북한의 과거 시험을 보면 로켓의 안전성에 확신을 가질 수 없게 합니다. 이 미사일로 북한이 다음 주 군사 공격을 한다고 했을 때 저는 그것이 성공하리라는 확신이 전혀없습니다. 또 위성과 달리 핵탄두의 경우 대기권 재진입 기술, 즉 엄청난 열을 보호할 수 있는 열차단 기술이 있어야 하는데요, 열차단 기술을 강화할 경우 정확성이 크게 떨어지게 됩니다. 이럴 경우 군사적 목표물을 공격할 수 있는 군사적으로 유용한 미사일로는 볼 수가 없는 것입니다.