"베이더우에 추진제 142kg 재충전, 수명 8년 연장"… 中 '위성 궤도상 연료 보급'에 美 긴장

중국의 국가지원 연구진이 지구 고궤도(GEO)에서 자국의 핵심 위성항법시스템인 베이더우(BeiDou) 위성에 사상 최초로 추진제 연료를 보급하는 데 성공했다는 내용의 연구 논문을 잇따라 공개하면서, 글로벌 우주 안보와 군비 경쟁의 판도를 바꿀 기술적 돌파구라는 평가와 함께 서방 전문가들의 진위 논란이 격화되고 있다.

위성의 궤도 내 연료 보급(In-orbit Refuelling)은 수명이 다해가는 위성의 작동 기간을 수년 이상 비약적으로 연장할 뿐만 아니라, 전시 궤도 공중전이나 회피 기동 시 필요한 기동력을 무제한으로 보충할 수 있어 우주 패권의 향방을 가를 궁극의 군사 기술로 꼽힌다.

그러나 미국 우주군(US Space Force)의 실시간 궤도 추적 데이터를 분석한 서방의 권위 있는 천체물리학자들은 해당 시점에 두 위성이 도킹할 만큼 물리적으로 근접한 사실이 없다며 중국 측 주장의 신빙성에 강한 의문을 제기하고 있다.

9월 27일(현지시각) 홍콩 영자 일간지 사우스차이나모닝포스트(SCMP) 보도에 따르면, 중국의 국가지원 심우주탐사연구소 연구팀은 중국 학술지 '심우주탐사 저널'에 게재 예정인 동료 평가(피어리뷰) 논문을 통해 "중국이 고궤도 베이더우 위성에 대해 사상 최초로 상온 추진제 연료 보급을 완벽하게 수행했다"고 밝혔다.
연구진은 구체적인 작전 일시를 논문 요약문에 적시하지는 않았으나, 대형 우주선과 미래 심우주 탐사 임무의 성능 확장을 위해 향후 극저온 추진제 이송 기술로의 발전이 필수적이라는 제언을 덧붙였다.

"스젠-25가 베이더우 수명 8년 연장"… 142kg 연료 재충전 주장

더욱 구체적인 작전 내역은 중국과학원(CAS) 연구진이 지난 4월 '국제항공우주공학저널'에 발표한 별도의 연구 논문에서 확인됐다.

중국과학원 팀은 논문에서 관련 우주선의 실명과 정량적인 연료 공급량을 명시했다.

논문에 따르면, 서비스 위성 역할을 맡은 스젠(Shijian·SJ)-25호는 2025년 2월 베이더우-2 G7 위성에 도킹해 총 142㎏(약 313파운드)의 추진제를 성공적으로 재충전했으며, 이를 통해 해당 위성의 수명을 8년이나 연장시켰다 고 기술했다.
연구진은 이 같은 실제 보급 사례를 전제로 제시한 뒤, 2025년 8월 31일부터 스젠-25호가 이틀에 걸쳐 베이더우-2 G7을 향해 정밀 랑데부하는 시뮬레이션 데이터를 공개했다.

베이더우는 미국의 GPS에 맞서는 중국의 전 지구적 독자 위성항법 네트워크로, 스마트폰 지도와 금융 결제망 등 민간 인프라는 물론 군용 드론 편대 비행과 극초음속 미사일의 정밀 타격 궤적을 유도하는 군사적 핵심 자산이다.

통상 추진제가 고갈된 위성을 대체 발사하려면 수억 달러의 천문학적인 비용과 수년의 시간이 소요되지만, 궤도 급유가 가능해지면 상시적인 항법 안정성을 유지하면서 적국의 대위성 요격을 회피하는 고난도 기동 능력을 상시 확보하게 된다.

美 우주사령부 경고 "우주 공중전의 룰 바꾼다"… 달 경쟁 직결

만약 이번 발표가 사실로 공식 확인된다면, 이는 고궤도에서 성사된 역사상 두 번째 위성 간 급유 작전이 된다.

앞서 2025년 7월 스젠-25호가 정지궤도에서 폐위성 예인 능력을 갖춘 스젠-21호와 도킹해 세계 최초로 위성 간 연료 보급 시험을 단행했을 당시, 미국 정찰 위성들이 궤도를 변경하며 현장을 정밀 감시하는 등 워싱턴 안보 당국에 거센 충격을 안긴 바 있다.

현재까지 궤도 상에서 위성 간 급유 기술을 실제 성공시킨 국가는 중국이 유일한 것으로 알려져 있다.

미국 군 수뇌부는 즉각 강력한 경계감을 드러냈다.

스티븐 화이팅(Stephen Whiting) 미국 우주사령부 사령관은 지난 1월 플로리다에서 열린 우주 이동성 컨퍼런스에서 "우주에서의 공중전(Dogfight)은 막대한 연료를 필요로 한다"며 "만약 중국이 궤도 상의 공격·방어용 위성(이펙터)에 자유자재로 연료를 보급할 수 있다면, 기동력 부족에 시달리는 서방 위성들은 향후 우주전에서 치명적인 열세에 처하게 될 것"이라고 경고했다.

아울러 이 기술은 지구와 달 궤도를 오가며 보급품을 나르고 달 기지를 구축하는 차세대 '달 패권 경쟁'에서도 핵심 전략 기술로 꼽힌다.

서방 위성 추적가 맥도웰 "궤도 데이터 불일치… 물리적으로 불가능"

그러나 서방의 독립적인 위성 추적 전문가들은 중국 논문의 신빙성에 강한 의문을 표하고 있다.

미국 우주군의 감시 레이더 기록에 따르면, 두 위성이 2025년 2월을 전후해 도킹할 수 있는 거리로 근접한 정황이 전혀 포착되지 않았기 때문이다.

하버드-스미스소니언 천체물리학 센터 출신의 세계적 위성 추적 권위자인 조나단 맥도웰(Jonathan McDowell) 박사는 정밀 궤도 데이터를 근거로 반박했다.

맥도웰 박사에 따르면 대상 위성인 베이더우-2 G7은 2025년 1월부터 7월까지 내내 동경 약 110.5도 정지궤도에 고정되어 머물렀다.

반면 급유선인 스젠-25호는 1월 7일 발사 직후 전이 궤도에서 6일간 미국의 감시망에서 일시 이탈했다가 1월 13일 재포착됐을 당시 동경 120도 근처를 표류 중이었으며, 이튿날 그 궤도에 안착해 6월까지 머물다 동경 127도로 이동했다.

맥도웰 박사는 "스젠-25호가 시야에서 사라졌던 6일 동안 동경 110.5도에 위치한 베이더우를 방문했을 가능성은 당시의 표류 속도로 볼 때 전무하다"며 "그 짧은 시간 안에 랑데부와 정밀 도킹, 그리고 연료 보급까지 완료한다는 것은 현실적인 우주역학상 불가능하다"고 단언했다.

그는 "미 우주군이 완전히 엉뚱한 우주 물체를 추적한 것이 아니라면, 논문에 기술된 2025년 초의 궤도상 만남과 연료 보급은 물리적으로 성립할 수 없다"고 꼬집었다.

이에 대해 SCMP는 중국 연구팀에 공식 해명을 요청했으나 즉각적인 답변을 받지 못했다고 전했다.

중국 과학계의 이번 베이더우 궤도 급유 주장은, 기술의 실제 성패 여부를 떠나 고궤도 위성 자산의 '무제한 수명 연장'과 '우주 기동전' 능력을 둘러싼 미·중 간의 패권 경쟁이 이미 궤도 상의 보이지 않는 냉전으로 치닫고 있음을 극명하게 보여주는 상징적 사건으로 평가된다.

아울러 미국 등 서방 진영이 중국의 급진적인 랑데부 및 근접 운용(RPO) 역량에 대응하기 위해 우주 영역 인식(SDA) 및 방어용 요격 체계 구축을 한층 가속할 전망이다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com