Circular economy Well-being

우주 사업
- 지구의 미래를 열다

달 탐사 프로젝트
회전 디스크 공초점 시스템
레이저 분석기

최근 들어 우주 사업이 새로운 산업 분야로 주목받고 있습니다. 이 시장은 민간기업의 우주비행 등장과 위성 발사 횟수의 급격한 증가, 우주 연구 개발을 위한 자금 및 인적 자원의 투입 등으로 인해 급성장하고 있습니다. 일본에서는 일본 항공우주탐사기구(JAXA)를 중심으로 산·관·학이 공동으로 우주 사업에 새로운 에너지를 투입하기 위한 노력을 강화하고 있으며, 동시에 미지의 영역을 탐험함으로써 얻은 기술과 노하우를 이곳 지구의 환경, 식량 부족 문제등을 해결하는 데 활용하기 시작했습니다. 우주 사업을 통해 지구의 더 밝은 미래를 창조해야 한다는 위대한 도전이 시작된 것입니다.

Space-for-space, 훌륭한 비즈니스 기회

― 달 탐사와 자원개발에 대한 민·관의 관심이 높아지고 있습니다

우주 공간에 대한 물리적 탐사는 1950년대에 시작되어 현재 괄목할 만한 속도로 진행되고 있습니다. 모건스탠리, 골드만삭스 등 미국의 주요 금융사들의 추정에 따르면 우주산업은 2016년 이후 2040년까지 3배 증가한 1조 달러의 수익을 넘어설 것으로 전망됩니다. 이러한 급속한 성장의 이면에는 비교적 최근까지 우주 산업이 정부의 프로젝트만으로 추진되었으나 민간기업으로 역할 수행이 확대되고 있다는 것입니다.

미국에서는 NASA가 정부 주도의 우주 개발에서 민간 부문 활용으로 대대적인 전환을 단행했습니다. 정부 지원 프로그램을 기반으로 했던 기존 우주 경제와 달리 민간 기업이 주도하는 새로운 우주 경제가 등장했으며 점점 더 많은 스타트업이 이 산업에 뛰어들고 있습니다. NASA는 정부 프로젝트를 단독으로 진행하기보다는 기업들이 광범위한 프로젝트를 맡을 수 있도록 재정적 지원을 제공하고 있습니다. 일본에서도 마찬가지입니다. 우주산업 비전 2030 전략은 2030년대 초까지 산업 규모(당시 약 1.2조 엔)를 두 배로 늘리겠다는 목표로 일본의 공공 지원 우주 프로그램을 국제적으로 경쟁력 있는 산업으로 변화시키기 위해 2017년에 수립되었습니다. 항공우주탐사기구(JAXA)와 선별된 기업들만으로 주도하던 산업이 급격하게 변화하고 있습니다.

민간기업의 우주 산업 글로벌 진출과 더불어 기술혁신과 정보기술의 발달로 위성 개발, 로켓 제작, 우주 발사 등으로 비용이 크게 절감되었고, 이는 우주산업이 새로운 사업으로 성장하는 데 큰 요인이 되었습니다. 발사비용을 예로 들면, 이제는 1kg의 물체를 20년 전 들던 비용의 10분의 1정도로 우주에 보낼 수 있다고 합니다. 그 결과 우주 산업에 사전에 관여하지 않았던 기업들도 우주 사업에 참여할 수 있도록 진입장벽이 낮아졌습니다.

"우주 사업"이라는 용어는 실제로 로켓과 위성의 제조, 발사 서비스, 위성 서비스, 그리고 지상 시스템 개발을 포함하는 다양한 범위의 분야를 포함합니다. 우주 사업은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다: 지구에서 사용할 수 있는 상품이나 서비스의 제공을 포함하는 Space-for-Earth와 우주에서 사용할 수 있는 상품이나 서비스의 제공을 포함하는 Space-for-Space입니다. 예를 들어, 전자는 방송과 기상 관측과 같은 위성 서비스와 여기 지구의 문제를 해결하기 위한 국제 우주 정거장과 같은 플랫폼에서 실험 수행을 포함하는 반면, 후자는 로켓을 우주로 보내고, 달에 기지를 짓고, 화성과 더 깊은 우주를 탐험하는 것을 포함합니다.^*1.

우주 사업에서 지구를 위한 대부분의 활동은 현재 기상 모니터링, 방송 및 네비게이션(GPS) 등의 위성 서비스를 중심으로 이뤄지고 있으며, 지상 장비 제조업이 시장의 약 90%를 차지하고 있습니다.
위성에서 얻은 원격탐사 데이터는 넓은 지역에 걸쳐 많은 물체를 원격으로 감시하는 데 사용할 수 있으며, 전 세계 산업 운영의 정교함과 효율성을 높일 핵심적인 디지털 전환의 요인이 될 수 있습니다. 예를 들어, 기상 위성 데이터는 이제 지상 관측 데이터와 결합하여 정확성을 높이고 부가 가치를 제공할 수 있습니다. 우주 사업이 지속해서 발전함에 따라, 지구 관측 및 네비게이션 위성의 확산은 우리의 일상생활에 상당한 영향을 미칠 것입니다.

그리고 “Space-for-Space” 경제를 향한 첫걸음으로 이제 전 세계의 관심이 달 표면 기반 시설 구축에 쏠리고 있습니다. 아폴로 프로그램을 통해 우주 비행사들이 처음으로 달에 발을 디딘 것으로 정점을 찍은 지 거의 반세기가 지난 2019년, NASA는 ARTEMIS 달 탐사 프로그램을 발표했습니다. 이는 인간을 달로 보내고 Gateway(달 궤도의 유인 우주정거장)를 건설하는 등 달 표면의 지속적인 인간 존재가 가능한 보급품 수송과 기지 건설, 화성과 더 깊은 우주 탐사 등을 위한 활동을 목표로 하는 대규모 프로젝트입니다.

2020년 10월 미국, 캐나다, 일본 등 8개국이 이 프로그램에 참여하기로 합의하고 모든 활동이 평화적 목적으로 진행할 것임을 밝혔습니다. 일본의 2023년도 우주 관련 예산 총액은 6,119억 엔으로 역대 최대 규모이며 ARTEMIS 프로그램 관련 투자도 포함되어 있습니다. 또한 경제산업부(METI)는 ARTEMIS 프로젝트에 필요한 달 표면 사용을 위한 에너지 관련 기술 개발을 위한 실증 프로젝트에 착수했습니다.

원격 탐사의 사진

우리가 달에 가는 것은 도전에 직면하는 것이 인간의 본성이기 때문이라고 생각합니다.
- 닐 암스트롱

우주를 개척하기 위해 측정하고 연결하는 능력을 활용합니다.

― 지구의 미래를 위한 우주기술의 응용

우주 탐사에서 Yokogawa의 선구적인 역할은 60년 보다 더 오래전인 1961년으로 거슬러 올라가며, Tokyo 대학 산업 과학연구소가 지구의 전리층^*2 에 있는 전자 밀도, 전자 온도, 그리고 이온 밀도를 연구하기 위해 발사한 Kappa sounding rocket을 위한 분석기를 공급했습니다. 1962년, 이 전리층 분석기는 NASA 로켓에 탑재하여 최초로 발사되었습니다. 그때부터 Yokogawa는 많은 측정 및 제어 기기들을 우주 개발 기관들과 회사들에 공급했습니다.

2020년에는 Yokogawa 공초점 스캐너를 국제 우주 정거장(ISS)에 납품하여 "KIBO" 일본 실험 모듈의 생명 과학 연구 수행을 위해 공초점 현미경 시스템에^*3 설치되었습니다. 이 시스템은 ISS의 미세중력 환경에서 살아있는 세포의 활동을 고속, 고화질로 관찰하고, 세포내 단백질 이동과 생리 반응을 관찰할 수 있어 기초 생명과학에 기여할 것으로 기대합니다.

한편, space-for-space 분야에서는 타 기업, 정부 기관, 학계 등과 함께 달표면 산업시설 구축을 위한 연구개발을 진행하고 있습니다. Yokogawa는 정부, 학계, 업계 최초로 민간기업이 참여하는 무인 달 탐사 프로젝트인 하쿠토-R(HAKUTO-R)을 지원하고 있습니다. 이 프로젝트는 달 표면 수자원 활용 가능성을 탐색하고 검증하는 것을 목적으로 합니다. 목표는 달 모래(regolith) 내 미량의 얼음을 수집하여 액화, 전기분해하여 수소와 산소를 생성하는 공급망을 달 표면에 구축하는 것입니다. 수소는 전기를 생성하고 로켓에 연료를 공급하는 데 사용됩니다.

이 프로젝트는 Yokogawa의 핵심 역량인 측정과 연결 능력을 활용할 예정입니다.
레이저 빛의 흡수를 측정함으로써 TDLS는 산소, 수증기 등의 농도를 측정할 수 있습니다. 떨어져 나갈 부품이 없어서 내구성이 뛰어나며, 폭넓은 범위의 온도에도 견딜 수 있어 달 표면을 가로질러 이동함에 따라 신뢰성 있고 안정적으로 달 모래(regolith) 내의 물의 분포를 측정할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

미 탐사 달 표면을 위한 산업 인프라 건설은 수중 탐사부터 수중 시추, 수소 생성 및 저장에 이르기까지 수많은 도전을 안겨주게 됩니다. 센서와 제어 시스템은 초고진공 조건, 200°C 이상의 밤낮의 온도 차, 그리고 우주선을 포함하는 극도로 혹독한 환경에서 작동할 수 있어야 합니다. 북극의 산업 플랜트, 사막 지역, 해양 플랫폼에 사용되어 온 Yokogawa의 기술은 이제 우주 공간의 극한 환경에도 적용될 것입니다.

또한, 달 기지에는 오퍼레이터가 주둔하지 않을 수도 있다는 가정이 필요합니다. Yokogawa는 여러 시설의 데이터 통합 관리 및 플랜트 운영의 자율 제어와 관련된 원격 제어 애플리케이션을 구현한 경험이 있습니다. 달과 지구 사이 등 초장거리에서 이러한 운영을 제어할 수 있다면, 이곳 지구에서 이러한 기술에 대한 추가적인 활용 방안을 찾을 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

자원이 한정되어 있고 환경이 독특한 우주에서는 자원 절약 기술과 지역 생산 및 지역 소비를 위한 자원 재활용이 필요한 순환 경제를 건설할 필요가 있습니다. 만약 우주 공간에서 사용하기 위해 개발한 혁신적인 재활용 기술과 해결책이 여기 지구에 적용될 수 있다면 우리 지구의 환경을 보호하는 데 도움이 될 수 있을 것입니다. 그러나, 이는 어느 한 회사가 단독으로 수행할 수 없는 과제입니다. 따라서, Yokogawa는 서로의 강점을 결합할 수 있는 이 새로운 우주 사업에서 다른 플레이어와 공동창조(Co-creation)에 참여할 수 있는 기회를 지속적으로 모색할 것입니다. 지구는 거대한 우주의 일부이므로 우주에 대해 생각한다는 것은 지구에 대해서도 생각해야 한다는 것을 의미합니다. 우주 사업의 새로운 영역에 대한 활동을 통해 우리는 지속 가능한 미래를 향한 길을 제시하고 미래를 내다보는 시나리오를 계속해서 전개해 나갈 것입니다.

차세대 개척자의 사진