달 남극 '얼음 전쟁' 본격화…NASA 아르테미스 2호 발사, 진짜 목적지는 화성

미국과 중국이 달을 둘러싼 패권 경쟁을 본격화한 가운데, 미국 항공우주국(NASA)이 1972년 아폴로 17호 이후 54년 만에 유인 우주선을 달 궤도로 쏘아 올리며 '우주 경제 영토' 선점에 나섰다. 아르테미스(Artemis) 2호는 지난 1일(현지시간) 플로리다주 케네디 우주센터 39B 발사대에서 98m 높이의 우주발사시스템(SLS)에 실려 발사됐다. 이번 발사는 단순한 탐사의 재개가 아니다. NASA가 달을 화성 진출의 전초기지로 삼는 '문투마스(Moon to Mars)' 전략의 첫 실전 검증이라는 점에서, 경제·안보·산업 전문가들의 시선이 집중되고 있다.


1972년 아폴로 17호가 달 표면에 마지막 발자국을 남긴 지 54년이 지났다. 반세기 넘는 공백을 깨고 재개된 이번 유인 달 궤도 비행은, 겉으로는 '복귀'처럼 보이지만 실질적으로는 완전히 다른 목표를 향한다. 4명의 우주비행사(사령관 리드 와이즈먼, 조종사 빅터 글로버, 임무 전문가 크리스티나 코크, 캐나다 우주국 소속 제레미 한센)가 탑승한 오리온 우주선은 약 10일간 달 뒤편 약 7,000㎞ 지점까지 접근 비행한 뒤 지구로 귀환한다.

이 임무의 핵심은 달 착륙이 아니라 심우주 생존 기술의 실전 검증이다. 생명 유지 시스템, 방사선 차폐 성능, 심우주 통신망의 신뢰도를 실제 유인 환경에서 처음으로 점검한다. 나아가 우주복 착용 기동, 수동 조종, 응급 대응 절차까지 인간이 지구 저궤도 너머 극한 우주에서 어떻게 생존할 수 있는지를 가늠하는 데이터를 확보하는 것이 최우선 과제다. 이번에 수집된 생체 데이터와 기술 검증 결과는 2028년으로 예정된 아르테미스 4호의 실제 달 착륙 성패를 좌우하는 핵심 변수가 될 전망이다.

아르테미스 계획을 둘러싸고 전략적으로 가장 주목할 변수는 발사 불과 일주일 전에 나온 NASA의 전략 수정 발표다. NASA는 지난달 24일 '이그니션(Ignition)' 행사를 열고 달 궤도 우주정거장인 '루나 게이트웨이' 건설을 공식 중단한다고 선언했다. 달 상공 약 7만㎞ 궤도에서 운영 예정이던 이 정거장은 착륙선이 오갈 때마다 연료 소모가 과다하다는 비판에 직면해왔다. NASA의 재러드 아이작먼 행정관은 "관련 예산 200억 달러(약 30조 4500억 원)를 달 표면 기지 건설에 직접 투입하겠다"고 밝혔다.

이 전환의 의미는 크다. 달 궤도에 '중간 기착지'를 먼저 띄우는 2단계 접근 대신, 대형 로켓을 지구에서 달 표면으로 직접 보내는 방식으로 전략이 바뀐 것이다. 최근 기술 발전으로 저비용 대형 로켓의 직접 운용이 경제성 면에서 앞선다는 판단에서다. 이미 투입된 게이트웨이 구성품은 달 표면 기지 건설에 재활용한다는 방침이다. 업계에서는 게이트웨이 포기는 속도전의 신호탄으로 중국의 2030년 달 착륙 선언에 정면으로 맞서기 위한 실리적 선택으로 봐야 한다고 평가한다.


과거 아폴로 계획이 냉전 시대 국가 위신을 건 천문학적 비용 사업이었다면, 아르테미스는 근본적으로 다른 투자 논리로 작동한다. NASA가 플랫폼을 제공하고 민간기업이 서비스를 공급하는 '우주판 AWS(아마존웹서비스)' 구조다. 달 탐사가 일회성 비용이 아닌 민간기업이 반복적으로 수익을 창출하는 인프라 사업으로 전환된 것이다.

이 구도에서 두 축이 두드러진다. 스페이스X는 스타십(Starship) 기반의 인류 착륙 시스템(HLS) 계약을 약 29억 달러(약 4조 4100억 원)에 따내며 달 표면 운송의 핵심 파트너로 자리를 굳혔다. 또한, 4월 1일 미국 증권거래위원회(SEC)에 IPO 등록신고서 초안을 비공개 제출하며 상장 절차를 본격화했다. 블루 오리진은 후속 착륙선 개발권을 확보해 민간 달 탐사 시장에서 경쟁 구도를 형성하고 있다.

글로벌 컨설팅 그룹 PwC의 '루나 마켓 평가' 보고서에 따르면 달 표면 활동에서 창출되는 연간 매출은 2050년까지 1273억 달러(약 193조 8300억 원)에 달할 것으로 추산된다. 현재까지 아르테미스 프로그램에 투입된 예산은 약 930억 달러(약 141조 5800억 원)이며 향후 2050년까지 최대 880억 달러(약 133조 9700억 원)의 추가 투자가 이어질 전망이다. 이 인프라가 안착될 경우, 위성 인터넷망 확장, 궤도 내 반도체 제조, 희귀 자원 채굴로 이어지는 '제2의 산업혁명' 공간이 열릴 것이라는 게 업계의 공통 전망이다.

이번 발사의 지정학적 맥락을 이해하려면 달 남극에 주목해야 한다. 달 남극은 단순한 탐사 목표가 아니다. 영구 음영 지역에 존재하는 얼음에서 물을 분리해 산소와 수소를 추출하는 '현지 자원 활용(ISRU·In-Situ Resource Utilization)' 기술을 완성하면, 이 지역이 사실상 우주의 주유소 역할을 하게 된다. 지구에서 로켓 연료를 실어 나르는 대신 달에서 현지 조달한 수소로 화성행 우주선을 운용할 수 있다는 뜻이다.

동시에 달 남극은 태양광 패널로 안정적인 전력을 생산하기 유리한 지형을 갖추고 있어 '우주 에너지 기지'로서의 전략 가치가 막대하다. 중국 국가항천국(CNSA)은 2030년 이전에 유인 달 착륙을 완수하겠다는 목표 아래 달 남극 선점을 정조준하고 있으며, 올해만 두 차례의 유인 우주선 발사를 계획하며 추격 속도를 높이고 있다. 우주항공정책 연구원 출신 한 전문가는 "달 남극 얼음 자원을 먼저 장악하는 쪽이 심우주 항행의 주도권을 갖는다"며 "이는 반도체·에너지에 이은 제3의 공급망 경쟁"이라고 밝혔다.

다만 낙관론만 있지는 않다. 래셔널 퓨처스(Rational Futures)의 아킬 라오 경제학자는 "달 탐사의 가장 큰 장벽은 운송 기술이 아니라 에너지 인프라"라고 지적했다. ISRU 기술의 실용화, 극저온 환경에서의 장비 운용, 안정적 전력 생산 체계 구축 등 기술적 과제들이 경제 논리보다 앞서 해결돼야 한다는 것이다.


아르테미스 2호에는 한국천문연구원과 나라스페이스테크놀로지가 공동 개발한 큐브위성 'K-라드큐브'가 탑재됐다. 이 위성은 지구 고타원궤도를 돌며 방사선이 우주인과 반도체에 미치는 영향을 측정하는 임무를 수행한다. 한국이 아르테미스 협정 서명국으로서 국제 우주 협력망에 이름을 올린 것은 의미 있는 진전이다.

그러나 과제도 크다. 달 궤도선 '다누리'의 성공에 이어 독자 달 착륙선 개발과 ISRU 관련 핵심 기술 확보를 위한 예산·인력 투자가 여전히 주요국 대비 제한적이다. 우주항공청이 출범했지만, 예산 규모와 중장기 로드맵의 구체성 면에서 보강이 필요하다. 우주 경제 영토 경쟁이 본격화하는 시점에 한국이 단순 참여국을 넘어 인프라 기여국으로 도약하려면, 달 표면 탐사 장비·통신·자원 채굴 분야의 원천 기술 개발에 대한 집중적 투자가 시급하다는 지적이 나온다.


아르테미스 2호의 성공적 궤도 진입이 확인된 이 시점부터, 향후 흐름을 읽는 데 필요한 핵심 지표는 첫째, 2028년 아르테미스 4호의 달 착륙 실현 여부다. 3호 임무가 지구 저궤도 시스템 검증으로 축소된 만큼, 4호에서 실제 달 표면에 사람이 발을 디디느냐가 미국의 우주 리더십을 가늠하는 결정적 시험대가 된다. 둘째, 달 남극 ISRU 기술의 상용화 진척도다. 얼음에서 수소 연료를 안정적으로 추출하는 기술이 구현되는 시점이 '우주 경제'의 실질적 개막을 알리는 신호가 될 것이다. 셋째, 미·중 간 우주 자원 관련 국제 조약 논의 향방이다. 아르테미스 협정 대 중국 주도 협력체 간의 규범 경쟁은 향후 수십 년의 우주 경제 질서를 형성할 가장 중요한 변수다.

인류가 달로 돌아가는 이 순간, 경쟁의 진짜 목적지는 달이 아니라 화성이고, 진짜 자원은 달 남극의 얼음이며, 진짜 승자는 연료 공급망과 기술 표준을 먼저 장악하는 쪽이 될 것이다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com