[지식정보] 우주산업의 주요 트렌드 변화
우주산업의 주도권이 변화하고 있다. 국가가 우주개발을 주도하던 ‘올드 스페이스(Old Space)’ 시대가 저물고, 다양성과 혁신으로 무장한 민간기업이 중추적인 역할을 맡는 ‘뉴 스페이스(New Space)’ 시대가 도래하였다. 기존 우주개발은 기술적인 위험 부담이 따르고 막대한 투자가 요구되어, 상업적인 수익창 출을 기대하기 어려운 전형적 국가주도 산업으로 인식되었다. 소련이 붕괴되면서 냉전 체제 경쟁을 위해 시작된 우주개발 시대가 막을 내린 이후, 정부 주도의 우주개발은 막대한 예산과 오랜 개발 기간으로 더 이상 지속하기 어려운 상황이 되었다. 미국항공우주국(NASA)이 1960년대에 수행한 유인 달 탐사 계획인 아폴로 프로젝트는 190억 달러 이상이 소요되었으며, 유인 화성 탐사에는 5천억 달러 예산이 투입된 것으로 추정된다. 나사는 2011년에 우주왕복선 프로그램을 종료했으며, 러시아도 우주개발 프로그램에서 유인 달 탐사 관련 사업 계획을 취소했다. 민간 투자자와 기업가적 활동 모델을 기반으로 기업들의 참여가 활발해지면서 우주산업이 민간 주도로 전환(올드 스페이스→뉴 스페이스)하고 있다. 최근 우주개발의 패러다임이 경제적 실리를 추구하는 상업적 개발로 바뀌면서, 민간기업들의 새로운 비즈니스 모델로 부상하며 경제적 경쟁의 장이 펼쳐지고 있다. 글로벌 컨설팅회사 AT Kearney에 따르면, 우주산업의 76%가 정부가 아닌 벤처기업이나 스타트업 등 민간기업에서 추진한다. 로켓 재사용과 초소형 위성개발 등의 기술 혁신으로 발사체와 위성 생산비용이 낮아지면서, 우주산업의 진입장벽이 낮아지고 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. 뉴 스페이스(new space) 시대, 국가간 경쟁 가속화
우주산업 생태계는 우주개발의 상업화와 민간 참여의 확대를 넘어서, 정부와 민간의 파트너쉽 방향으로 전반적인 변화 중
(올드 스페이스) 그동안 정부가 우주개발의 자본 공급원이 되어 대형업체가 개발한 하드웨어를 구매하는 형태로 시장이 형성되었다. 우주개발 사업이 정부가 주도하는 장기·대형 프로젝트가 대부분이고, 그러나 보니, 개발 비용이 커서 보수적이고 위험 회피적 경향으로 전환하고 있다.
(뉴 스페이스) 스타트업 등 민간의 경제 주체들이 비즈니스 모델을 제시하며 기회를 창출하고 있어 아이디어와 기술력으로 진입이 가능해지고 있다. 개발 기간이 짧고 비용이 낮아, 초기 투자금 회수에 대한 위험의 감수에도 불구하고, 공격적인 투자 성향을 띄고 있다.
뉴 스페이스 시대의 우주산업은 전통적인 위성기술 개발중심에서 수익 창출을 할 수 있는 새로운 비즈니스 모델을 중심으로 하는 상업적인 비즈니스로 변화
과거의 우주산업은 기술 공급이 선행된 후 이를 적용할 수 있는 분야에서 수요가 발생했다. 그러나 민간기업 주도로 바뀌면서 상업적 수요를 충족시킬 수 있는 분야를 중심으로 개발되고 있다. 데이터 통신, 위성위치확인시스템(GPS), 기상 관측 등 위성기반 애플리케이션의 상업적 수요에 따라 소형위성과 발사체 분야에 투자가 집중되고, 우주관광에 대한 시장반응도 좋아 빅데이터, 인공지능, 사물인터넷 등 4차 산업혁명의 핵심 기술과 우주기술의 융합이 우주산업 생태계를 확장하는 핵심동인으로 부상하고 있다.
우주산업이 위성과 발사체 등 전통적인 하드웨이 중심에서 상상력과 혁신적인 아이디어 기반의 소프트웨어와 서비스 중심산업으로 변화하고 있다. 수많은 인공위성을 통해 생산되는 엄청난 양의 데이터가 인공지능과 빅데이터 등의 신기 술과 융합해 민간기업에서 활용 가치가 높은 새로운 비즈니스 모델을 창출하고 있다.
우주산업 생태계 확대, 공공민간 파트너쉽 등으로 대단위 우주개발 사업이 추진 되면서 주요국간 우주개발 경쟁이 격화
민간 기술이전과 민간투자 허용, 규제 완화, 우주개발 조직 정비 등 상업적 이익 보호와 국방력 강화를 목표로 정책이 추진되고 있다.
(미국) 우주 사령부 창설로 군사력을 강화하고 수출규제 완화로 규제를 개혁하며 ‘아르테미스’ 유인 달탐사 프로젝트 등 국제협력을 강화
(중국) 독자 GPS 시스템 베이더우(北斗), 경쟁력 있는 GPS 칩셋, 중대형 발사체 및 액체 로켓엔진 개발에 중점
(러시아) ’28년까지 640기 위성군을 발사, 통신위성 시스템을 개발하고 달 탐사를 위한 착륙선 개발 추진
(기타) 인도는 달 탐사선과 유인우주선을 발사하고, 일본은 소행성, 수성 탐사 및 달 유인탐사 준비를 지속
2. 기술과 비용혁신을 기반으로 한 성장
최근 기술 혁신이 가속화되면서 비용 하락하고 있어, 효율성 증대로 매출 정체가 나타나는 등 우주산업을 둘러싼 환경이 급변
기술의 혁신이 비용 하락으로 이어지면서 세계 위성산업의 시장 성장률이 둔화하고 있다. 세계 위성산업은 2010년 1,680억 달러에서 2020년 2,710억 달러로 지난 10년간 1.6배 성장하였으나, 2018년 이후 하락·정체하는 모습이다.
초소형 위성기술, 로켓 재사용 기술, 데이터 처리용량 기술 확산으로 비용혁신이 가속화되며 위성체 제조, 위성 발사, 위성 활용 서비스 매출액이 하락
위성체 제조 매출액은 위성 제작비용 감소로 2018년 195억 달러를 정점으로 하락세로 돌아서, 2020년에는 122억 달러를 기록했다. 발사체의 매출액도 로켓 재사용으로 발사 비용이 하락하며 2018년 62억 달러를 기록한 이후, 전반적으로 하락하여 2020년에는 53억 달러에 그친다. 소형위성은 한 번에 실어 나를 수 있는 위성 수가 많고 발사체 제작비용이 덜 들어, 발사 당 비용이 정지궤도 위성에 비해 저렴해지고 있다.
데이터 처리 가격 하락 등으로 위성 활용 서비스 매출액이 2017년 1,287억 달러에서 2020년 1,178억 달러로 하락했다. 2013~2019년간 발사 단위 중량(kg) 당 데이터 처리용량은 6배 증가하고 데이터 처리 가격은 약 80% 감소했다.
3D 프린팅, 사물인터넷, 사물통신 등 4차 산업혁명 기술의 혁신적 활용과 위성의 수명 연장도 우주산업의 경제성을 상향
3,000도가 넘는 엔진 벽면을 냉각시키기 위해 다수의 원추형 구멍이 뚫린 부품을 순차적으로 밀봉하는 엔진 제작은 매우 복잡한 공정과 수많은 부품이 필요하다.
* 엔진 연소실(combustion chamber) 냉각을 위해서 1,000개가 넘는 파이프를 일일이 용접해야 해 시간과 비용이 크게 소요되었으나, 3D 프린팅이 이 문제를 단번에 해결하고 있다.
3D 프린팅 기술을 활용해 제품과 부품을 제작하게 되면 연료탱크와 엔진 등의 제작비용을 낮추고 시간을 획기적으로 단축할 수 있게 되었다. 로켓 엔진 주입기 제작에 3D 프린팅 기술을 활용하면 부품 수는 1/1000로 줄이고, 제작 기간은 2주로 단축하며, 비용은 1/10로 하락한다. 연료탱크는 탄소복합재 소재를 층층이 쌓아 제조하여 초경량화를 달성할 수 있다.
민간업체들은 3D 프린팅 기술을 로켓 제작에 활용하여 통상 1년이 소요되는 제작 기간을 2개월 이내로 단축하고 있다. 미국 렐러티비티스페이스社는 재사용 로켓 ‘테란R’ 개발에서 부품 수를 기존 로켓의 100분의 1로, 로켓 제작 기간은 60일 이내로 줄이고 있다. 2024년 발사될 테란R은 높이 66m, 최대 2만㎏ 적재가 가능하다. 6억 5000만 달러(약 7200억 원) 유치했다. 3D 프린팅 기술을 활용하면 우주정거장을 보수하고, 우주기지를 건설하며, 배양육을 생산하는 등에서 효율성을 크게 높일 것으로 기대된다.
3. 위성산업의 수요 확대와 영역 확장
발사 비용 하락, 소형위성 등 기술 혁신, 위성서비스 수요 확대로 위성산업은 성장 전환점
위성 발사, 유료 TV 및 인터넷 사용 증가, 도시화 진전 등으로 글로벌 위성산업은 2020~2024년까지 연평균 6.51% 증가할 전망이다(Research And Markets).
인공위성의 사용목적이 통신, 탐사·관측, 네비게이션 등으로 다양해지면서 활동 중인 인공 위성의 수가 급격히 증가
(통신위성) TV, 통신 신호를 전달하는 위성으로, 고속 대용량 전송이 가능하고 지형에 상관없이 넓은 지역을 고르게 커버
(원격탐사 위성) 구름의 온도, 황사, 풍속 등 기상을 탐사하는 등, 짧은 시간에 넓은 영역에 대한 연속적인 변화를 관찰 가능
(항행위성) 위치 정보를 선박, 비행기 등에 알려주는 위성
위성산업의 발전으로 초고속 통신 시대를 맞아 수요가 고도화되고, 교통, 국방 등 공공의 영역으로 수요가 확장
초고속 위성 인터넷망 구축 경쟁이 심화되면서, 소형위성 시장은 2020~2025년 연평균 20.5% 증가할 전망이다(Markets and markets). 영상, 날씨 예측, 과학, 탐사 등 분야에서 수요 고도화로 위성항법 장비와 지구관측 영상·분석 수요 및 지상과 위성간 디지털 연결성이 확대되고 있다.
우주기술은 군사적 전용을 수반하기에 주요국들은 군사력 강화를 목적으로 우주개발을 강화하고 있다. 국방이 우주 공간으로 확대되며 미래 전쟁이 다차원의 통합 스마트·우주전으로 변하고 있다는 점에서, 우주력은 국방력과 직결된다.
