세계 최고 과학기술의 결정체
한 번 발사에 4억~5억 달러 들어
챌린저·컬럼비아호 잇단 폭발
고비용·안전사고 장벽 못 넘어
30년 활약했지만 눈물의 퇴역

지난 1월 28일은 우주왕복선 챌린저호의 비극적인 폭발사고가 발생한 지 30주년이 되는 날이었다. 이 폭발사고로 7명의 우주인이 희생됐다. 챌린저호 사고는 1967년 아폴로 1호와 2003년 우주왕복선 컬럼비아호 폭발사고와 함께 미국 우주개발 역사의 3대 참사로 기록됐다.

뒤돌아보면 1981년 컬럼비아호의 첫 우주비행부터 챌린저호의 폭발사고가 발생하기 전까지 24차례의 우주왕복선 비행은 완벽했다. 우주왕복선의 궤도선은 비행기처럼 활공비행을 통해 지구로 귀환했다. 기존의 탄도비행(자유낙하)을 통해 귀환하는 캡슐 방식과는 차원이 다른 안락하고 품위 있는 착륙이 가능했다. 그리고 재사용이 가능하기에 여객기처럼 운영함으로써 우주택시의 역할을 기대했다. 미국은 세계 최고의 항공우주기술을 보유했다고 자찬했다. 실제로 우주왕복선은 세계 최고 과학기술의 결정체였다.

장영근 한국 항공대 교수·항공우주기계공학

문제는 비용이었다. 초기에 목표로 했던 발사비용은 1000만~2000만 달러 수준이었다. 하지만 원래의 목표대로 발사 및 운영비용을 줄이지 못해 1회 발사비용은 4억~5억 달러를 상회했다. 초기에는 우주비행 귀환 후에 외부탱크 및 로켓부스터를 장착하면 2주 내로 재발사할 수 있을 것으로 예상했다. 그러나 실제 궤도선은 외부의 열 타일을 교체하고 엔진의 유지 보수를 위해 8~9개월이 걸렸다. 결국 막대한 운영비가 소요됐다. 또 다른 문제는 사람이 타기에 요구되는 안전이다. 우주왕복선에는 탈출장치가 없으며 치명적인 고장이 발생하기 전에 비행을 중단시킬 수 없다. 우주비행 전에 세밀한 점검이 필요하다는 의미다. 결국 안전을 담보하기 위해 수많은 인력이 요구되며 엄청난 인건비가 필요했던 것이다.

이런 가운데 1986년 당시 챌린저호 폭발사고의 후유증은 컸다. 우주왕복선의 후속 발사계획을 전면 중단했을 뿐 아니라 우주왕복선 프로그램이 존폐의 기로에 서있기도 했다.

챌린저호의 폭발은 보조 추력을 제공하는 고체로켓부스터에서 발생했다. 고체로켓부스터에 장착된 ‘O-링’(O Ring)이 특정 온도조건에서 수축돼 연소가스가 새 폭발한 것이다. 당시 미항공우주국((나사) 엔지니어들은 발사 당일의 기상(온도)조건을 들어 발사를 만류했다. 하지만 고위 관리들은 이러한 의견을 무시하고 발사를 강행했다. 사고조사 결과는 인재(人災)로 귀결돼 나사의 관리체계에 대한 대대적인 개편이 이뤄졌다. 사고조사를 포함해 우주왕복선 발사를 재개하는 데 2년 8개월이나 소요됐다. 이 사고를 계기로 정부와 국민은 재사용 유인우주선의 필요성 및 안전성에 대해 의문을 갖기 시작했다.

2003년 2월의 컬럼비아호 폭발사고는 우주왕복선의 안전성을 더 이상 확신하지 못하는 기폭제가 됐다. 결국 미국 정부는 30년 만인 2011년에 우주왕복선을 폐기했다. 우주왕복선은 30년 동안 135회의 비행임무를 수행했다. 이 중 2번에 걸친 폭발사고가 발생해 1.5%의 사고율을 기록한 셈이다. 사람이 탑승하는 비행체로서는 우주선의 신뢰성이 너무 낮은 것이다. 결국 이 사고는 유인우주선 개발의 패러다임을 바꾸는 계기를 제공했다.

미국에는 우주왕복선의 폐기 후 운영할 수 있는 유인우주선이 없다. 미국의 우주인이 우주정거장을 방문하기 위해서는 1인당 7500만 달러를 지불하고 러시아의 우주선 소유스를 얻어 타야 하는 신세다. 미국은 세계 최고 우주강국으로서 한없이 자존심이 구겨졌다. 화물을 운반하는 데는 민간업체의 우주화물선을 이용한다. 현재는 미국의 두 민간업체가 재사용이 가능한 캡슐 방식의 상용 유인우주선을 개발 중이다. 우주왕복선의 퇴출은 제아무리 훌륭한 과학기술이라도 경제성과 안전이 담보되지 못하면 도태될 수 있다는 시사점을 우리에게 던져주고 있다.

장영근 한국 항공대 교수·항공우주기계공학