[지식정보] 우주산업 시사점

한국무역협회 국제무역통상연구원은 우주산업에 대한 시사점을 다음과 같이 요약정리하고 있다. 우주산업이 올드 스페이스(old space)에서 뉴 스페이스(new space)로 전환되면서 우주산업 시장 규모가 크게 성장할 전망이다. 기술과 비용의 혁신은 공급과 수요의 확대로 이어지고 있으며, 시간이 지날수록 이런 변화가 가속화되고 있다. 인공위성을 활용한 초고속 인터넷망 구축이 본격화되면서 저궤도 소형위성 시장이 크게 성장하고 있다. 최근 기업들은 기술 혁신을 통해 수익성과 생산성을 제고하고, 이를 통해 안정성과 지속가능성을 확보하고 있다. 한국은 법적 제한 철폐, 누리호 발사 등을 계기로 한동안 개발에 소극적일 수밖에 없었던 발사체 개발에 적극 나서야 한다. 인공위성항법시스템과 같이 상업적으로 파급 효과가 크고 군사적으로 자립이 필요한 분야에 투자의 우선순위를 두는 것이 바람직하다. 정부는 우주개발을 촉진하기 위해, 우주개발 예산을 확대하고 민간의 혁신성과 시장 논리를 우주산업에 활용하기 위한 제도를 강화하고, 공통의 이해관계에 기반하여 더욱 많은 공공-민간 협력 프로젝트를 수행해나갈 필요가 있다.

자료: 한국무역협회 국제무역통상연구원, Trade Focus 2021년 29호, ‘우주산업 가치사슬 변화에 따른 주요 트렌드와 시사점’, 2021년 29호, 2021년 9월 14일

KB지식비타민, ‘테슬라도 눈 돌린 우주산업 –민간 주도 뉴 스페이스’, KB금융지주경영연구소

한국항공우주연구원

Euroconsult

Satellite Industry Association

언론자료

델코지식정보

https://www.delco.co.kr/

http://www.retailon.kr/on/

1. 우주산업이 올드 스페이스(old space)에서 뉴 스페이스(new space)로 전환되면서 우주산업 시장 규모가 크게 성장할 전망

글로벌 우주산업은 2020년 3,710억 달러(한화 423조 원)의 규모로 성장한다. 위성산업은 2,706억 달러로 전체의 73%를 차지하고, 비위성산업은 1,007억 달러로 나머지가 27%를 차지하고 있다. 저궤도 위성시대가 본격화되면 위성산업 발전에 따른 2차 효과를 포함해 우주산업의 시장 규모가 2040년 1조 1,000억 달러(약 1,286조 원)로 성장할 것으로 예측된다(모건스탠리).

기술 혁신으로 발사체와 위성의 생산비용 장벽이 낮아지면서, 우주개발이 기업들의 새로운 비즈니스 모델로 부상하며 경제적 경쟁의 장으로 전환. 우주산업은 진입장벽이 높은 고부가가치 최첨단 기술 집합 산업으로 여러 산업에 파급 효과가 매우 크다. 우주산업은 항공, 전자, 통신, 방송, 장비, 소재 등 산업과 긴밀하게 연결되어 있어, 우주산업의 성장은 산업 전반의 제조경쟁력 향상으로 이어지고 있다. 빅 데이터, 인공지능, 사물인터넷 등 4차 산업혁명의 핵심기술과 우주기술의 융합으로 데이터 통신, 기상 관측, 농업, 우주관광 등 민간수요를 충족시킬 수 있는 분야를 중심으로 우주산업이 발달하고 있다. 터보펌프 기술은 극저온 LNG 선박의 LNG 펌프 기술과 연결되어, 우주산업은 영하 183도의 극저온 액체산소와 3,000도의 화염도 이겨내는 극한의 기술이 필요하다.

글로벌기업들이 우주개발의 주도적인 역할을 수행하고 있다. 글로벌기업들을 중심으로 우주산업을 차세대 성장 동력으로 인식하고, 우주탐사와 개발을 비롯해 관련 비즈니스 모델을 발굴하는데 선제적 참여하고 있다. 국내 민간 상업용 우주산업 생태계는 선진국 대비 척박한 환경으로, 소수의 대기업과 스타트업이 참여하는 수준이다.

우주산업 활성화에 따른 관련 기업에 대한 투자가 확대되고 있다. 우주산업은 발사비용 감소와 산업용 위성 수요 확대로 연평균 3.1% 성장을 기록하며, 2040년에 시장 규모가 5천억 달러를 넘어설 전망이다. 우주산업에 뛰어드는 벤처기업과 스타트업의 빠른 증가로 관련 기업에 대한 투자도 급격하게 증가하고 있으며, 우주탐사 기업에 투자하는 금융투자상품인 뉴 스페이스 연계 상장지수펀드(ETF)도 출시되고 있다.

2. 기술과 비용의 혁신은 공급과 수요의 확대로 이어지고 있으며, 시간이 지날수록 이런 변화가 가속화될 전망

대량생산으로 위성 생산원가가 하락하고, 전자부품의 소형화와 고성능화로 위성서비스 비용이 하락하며, 발사체 재사용으로 발사비용이 감소하고 있다.

(위성체 및 위성서비스) 위성의 기능은 향상되는 반면, 비용이 하락하고 있고, 통신 기능과 해상도가 좋아지면서 다양한 신규 서비스가 등장하고 있다. 대량생산 체계를 적용하면 위성 제작비용은 5억 달러에서 5십만 달러로, IT 기술 발달로 무선 데이터 처리비용은 1/100 이하로 하락할 전망이다(‘Space: Investing in Final Frontier’, Morgan Stanley(Jul 24, 2020)).

(발사) 발사비용이 크게 하락하면서 로켓 발사 횟수가 증가하고 발사 옵션이 다양해지고 있으며, 이로 인해 발사 수요가 확대되고 있다. 인공위성 발사비용은 이미 2억 달러에서 6천만 달러로 하락했고, 로켓 회수로 향후 약 6백만 달러까지 하락할 전망이다. 로켓이 목표 궤도에서 위성을 방출하기 위해 로켓에서 분리되는 페어링도 전용 선박을 이용해 회수하면 제작비용을 최대 90% 절감된다. 일론 머스크는 로켓 팔콘9(falcon 9)의 제작비용은 60백만 달러이지만, 연료 등 기타비용은 2십만 달러에 불과해, 로켓을 1,000번 재사용할 경우 발사비용이 5~6만 달러로 하락한다고 주장한다.

(지상장비) 초고속인터넷, 위성항법 등 분야에서 기업 투자가 증가하며 지상 장비 수요가 증가하겠지만, 다양한 통신 기술로 비용 상승을 억제한다. 인공위성 레이저 송수신 기술(Inter-Satellite Laser Link)은 신호를 지상으로 보냈다 위성으로 재전송할 필요가 없어 지상 장비 비용을 크게 절약할 수 있다. 이 기술은 미국의 스페이스X, 볼에어로스페이스(Ball Aerospace), 독일의 미나릭(Mynaric), 유럽의 탈레스 알레니아 스페이스와 에어버스, 한국에서는 한화와 KAIST와 공동으로 인공위성 레이저 링크 기술을 개발 중이다.

3. 인공위성을 활용한 초고속 인터넷망 구축이 본격화되면서 저궤도 소형위성 시장이 크게 성장할 전망

기존 정지궤도(고도 36,000㎞)에 떠 있는 대형 위성(1,000㎏급) 대신, 인터넷망을 만들기 위한 저궤도 (500~2,000㎞)용 소형 위성(100~200㎏급)의 수요가 커지고 있다. 우주산업 시장조사 전문기업 유로컨설트(Euroconsult)는 소형위성 시장이 앞으로 향후 10년간 513억 달러(약 59조원)까지 성장할 것으로 예측한다. 우주로 발사된 소형위성은 지난 10년간 총 1,800여기 수준이었으나 향후 10년간 11,000여기로 약 6배 성장할 것으로 예상한다.

4. 최근 기업들은 기술 혁신을 통해 수익성과 생산성을 제고하고, 이를 통해 안정성과 지속가능성을 확보(비용 혁신→생산 혁신→안정성·지속가능성)

발사체 재사용, 소형위성 기술 등이 빠르게 안정화되면서 경제성이 확보되고 있다. 로켓 발사체 재활용 성공률이 92%로 상승하면서 발사체 1회 발사에 따른 영업이익률(18.5%)이 발사체를 10회 재활용할 경우 59.0%로 3배 증가한다.

신기술로 제품의 제작 기간과 비용을 줄인 기업들은 여러 차례의 발사와 성공을 경험하며 기술의 신뢰성을 확보하고 이를 통해 기술을 빠르게 고도화하고 있다. 3D 프린팅은 제품의 제작비용과 기간을 1/10 혹은 1/100까지 낮추고, 잦은 제품 테스트를 통해 제품과 기술을 업그레이드할 수 있도록 한다. 예를 들어 미 항공우주국(NASA) 신형 우주복 생산 공급망에는 27개사가 있는데, 스페이스X 등 민간 협력으로 참여 기업 수와 제작 기간을 크게 단축할 수 있다.

(규모의 경제·치킨게임으로 보는 미래 우주산업) 제품과 서비스의 대량공급으로 공급자 간 치킨게임은 저렴한 가격의 제품과 서비스가 대거 등장하는 계기가 된다.

파급 채널: 기술 안정화→생산성 증가→규모의 경제 발생→후발주자와의 격차 확대 필요성 증가→ 공격적인 연구와 투자 감행→진입장벽 제고 요구 증가→치킨게임 발생→보다 저렴한 가격의 제품· 서비스 출현

5. 법적 제한 철폐, 누리호 발사 등을 계기로 한동안 개발에 소극적일 수밖에 없었던 발사체 개발에 적극 나설 필요(발사체 기술 자립).

한·미 미사일지침 등 우주산업 진출에 있어 장벽으로 여겨졌던 법적 제한이 사라져(2021.5.22. 종료) 발사체 개발에 탄력을 받고 있다.

2021년 10월 목표 고도 800km의 누리호 발사에 이어 2024년 미국 유인 달 탐사 프로젝트 참여 등으로 발사체 역량 도약을 위한 환경이 조성되고 있다.

인공위성 제작과 활용 분야에서 앞서 있는 한국은 발사체 분야를 강화할 필요가 있다. 발사체의 핵심인 경제적이면서 고효율의 로켓 엔진 설계와 공정을 개발할 수 있는 능력 확보가

중요하다. 최근 주요국들은 다루고 구하기 쉬운 메탄 기반의 가벼우면서도 추력이 좋고 신뢰성이 높은 엔진을 개발 중이다.

6. 인공위성항법시스템과 같이 상업적으로 파급효과가 크고 군사적으로 자립이 필요한 분야에 투자의 우선순위를 두는 것이 바람직(한국형 GPS 구축).

초정밀 위치 항법시각 정보는 미래 성장동력인 자율주행, 드론, 도심 항공교통 등에 활용될 수 있어 경제적 파급 효과가 약 12조 원에 달한다(한국항공우주연구원). 위성 항법정보 기반의 3차원 지도를 활용해 홍수 예방 방재시스템을 구축하면 공공 인프라로서 국민경제적 편익을 제고할 수 있다. 현재 17~37m에 달하는 GPS의 오차가 1m 수준으로 줄어들면, 차선 단위의 상세한 주행 정보 서비스를 출시할 수 있는 등 다양한 서비스가 개발될 수 있다. 다른 나라에 의존하지 않은 독자 항법 정보는 국방 자립을 통한 군사력 강화에도 큰 도움이 된다.

인공항법시스템 구축은 인공위성이 보내는 신호를 보정하여 정확한 항법 정보를 제작할 수 있는 기술적 업그레이드 기회다. 미국과 러시아, EU, 인도, 중국, 일본 등 6대 우주 강국만이 독자 항법 위성을 보유하고 있다.

7. 정부는 우주개발을 촉진하기 위해, 우주개발 예산을 확대하고 민간의 혁신성과 시장 논리를 우주산업에 활용하기 위한 제도 강화 필요(정부 투자 및 제도 마련)

한국의 우주산업은 예산, 인력, 활동 면에서 주요국에 비해 크게 부족하다. 예산 보강과 전담기관 신설 등 정책적 노력을 강화해 나갈 필요가 있다. 한국의 우주산업 예산은 7억 2천2백만 달러로, 미국의 1.5%, 중국의 8.2%, 러시아의 20.2%, 일본의 21.7%에 불과하다. 주요 선진국들은 우주산업을 전담하는 독립된 조직이 있지만 우리나라는 거대공공정책연구관 산하 부서에서 담당하는 수준이다.

정부가 독점하던 우주개발 기반시설을 민간에 공유하고, 민간에 기술이전을 촉진하는 등 민간이 우주개발에 적극적으로 참여할 수 있도록 법과 제도를 만들어 나가야 한다. 민간기업의 역량을 활용하여 경제성 확보 및 수익성 있는 비즈니스 모델 창출을 통해 우리나라 우주산업 생태계를 마련하고 지속가능성을 제고해야 한다. 우수 인재들이 스타트업등 우주산업 분야에서 창업할 수 있도록 지원을 강화할 필요가 있다.

8. 공통의 이해관계에 기반하여 더욱 많은 공공-민간 협력 프로젝트를 수행해나갈 필요(공공-민간 협력 강화)

상호 win-win을 위해서 정부 우주 프로젝트 추진에 있어 민간 참여를 확대하는 등 정부와 민관의 관계에 재설정이 필요하다. 2020년 나사(NASA)는 상업적으로 개발된 추진체를 활용해 국제우주정거장에 유인선을 발사한다.

우선 공공분야에서 수요를 발굴하여 프로젝트를 진행하고, 이를 통해 구축된 인프라를 민간 수요로 확대하는 것이 바람직하다. 해양 도시로 성장하려는 부산시, 위성 해양측정기술을 보유한 한국해양과학기술원, 위성 제작 기술을 보유한 나라스페이스테크 간의 해양관리 시스템 개발 프로젝트는 대표적 공공-민간협력 프로젝트다.

(공공-민간협력 사례) 초소형위성 제작 스타트업 ‘나라스페이스테크놀로지’는 부산형 초소형위성 구축 사업을 추진 중이다.

- 420km 고도에 초소형위성 12개를 띄워 부산항을 1시간 이내 간격으로 상시 관측

- 1m 크기의 물체를 식별할 수 있는 광학 카메라와 적외선 카메라를 탑재

- 선박용 무선통신기술(VDE)과 자동식별장치(AIS)로 선박의 이동을 실시간 확인