스마트카/항공·우주·해양/부품

Nikkei Electronics_2021.11 (p22~31)

우주 비즈니스 경쟁시대 (총론)
지구 저궤도와 달에 거대 경제권 형성
우주 비즈니스 진출에 절호의 찬스 도래

미국 벤처기업들에 의한 민간 우주여행의 상업화는 본격적인 우주 사업의 시작을 알리는 신호탄이다. 앞으로는 지금까지와는 비교가 안 되는 수의 비행체(인공위성)와 사람이 우주로 수송되어 2040년에는 100조엔이라는 거대 시장을 형성하게 된다. 키워드는 ‘위성 컨스텔레이션’과 ‘달’, 이 두 가지이다. 달 탐사의 선행자로서의 이익을 노리는 민간 업체들의 경쟁도 시작되었다.

“2021년은 민간 우주여행이 크게 도약하는 해가 되었다. 이 커다란 흐름은 우리가 지향하는 지구 저궤도를 경제활동의 무대로 만들기 위한 기폭제가 된다. 경쟁 원리에 따른 우주로의 수송 비용 절감을 비롯해, 앞으로는 우주 이용이 보다 친숙해질 것으로 보고 있다”. 우주항공연구개발기구(JAXA) 특별 참여에서 우주비행사 와카타(若田) 씨는 2021년 7~9월에 잇따라 성공한 민간 우주여행의 임팩트에 대해 이렇게 말한다.

2021년 9월, 테슬라의 일론 머스크 CEO가 인솔하는 우주기업, 스페이스X(SpaceX)가 4명의 민간인으로 구성된 세계 최초의 유인 우주 비행 미션 ‘인스퍼레이션4(Inspiration 4)’를 성공시켰다. 4명이 승선한 스페이스X의 자율 운항 우주선 크루드래건(Crew Dragon)’은 이 회사 로켓인 ‘팰콘9(Falcon 9)’으로 발사되어 국제우주정거장(ISS)보다 높은 고도인 575km에 도달해, 3일간 지구 주위를 순회했다. 7월에는 아마존닷컴의 창업자 제프 베이조스 씨가 이끄는 우주 기업 블루오리진(Blue Origin)이 우주 경계선인 카르만 라인(Karman Line, 해발고도 100㎞)을 넘는 첫 유인 우주여행에 성공했다. 베이조스 씨를 포함한 4명이 탑승한 캡슐을 상부에 실은 블루오리진의 자동 제어 로켓 ‘뉴 셰퍼드(New Shepard)’는 이륙 약 3분 뒤에 캡슐을 분리시켰으며, 캡슐은 이륙 약 4분 뒤에 고도 100km 언저리까지 도달. 약10분정도의 우주여행을 즐긴 후 귀환했다.

-- 우주 접근 비용 1/100을 목표로 하는 스페이스X --
물론, 현시점에서는 우주여행이 이제 막 시작되었으며, 가격도 1회당 수 십억 엔을 호가하고 있어, 일부 한정된 사람들의 소유물이 되고 있다. 그러나, 우주 비즈니스의 관점에서 그 임팩트는 크다고 할 수 있다. 그것을 실현하는 이면에는 로켓 기술의 진화를 통한 안전성 및 신뢰성 향상, 그리고 대폭적인 저비용화 등이 있기 때문이다.

우주 산업의 구조는 인터넷 구조와 비슷하다. 패킷을 전송하는 회선에 해당하는 것이 비행체(인공위성)나 사람을 옮기는 수송, 즉 로켓이다. 회선이 가는 내로우밴드(협대역) 사물인터넷 시대에는 이용자 수가 한정되어 있었던 것에 반해, 브로드밴드(광대역)의 등장과 저비용화로 인해 폭발적으로 보급되었다.

“지금의 우주산업은 정확히 IT(정보기술) 산업 여명기의 상황에 가깝다”라고 소형 로켓을 개발하는 인터스텔라 테크놀로지스 사장의 이나가와(稲川) 씨는 말한다. 로켓에 의한 발사가 ‘브로드밴드화’, 즉 빈도가 높아져 비용이 낮아지면 보다 많은 ‘비행체’와 ‘사람’이 우주에 가고, 서비스가 확대되어 거대 경제권이 형성된다.

이 대변혁의 리더격인 존재가 스페이스X(Space X)이다. 예를 들어 스페이스X의 팰콘 9의 발사 비용은 6,200만달러(약 69억엔). 지금까지 높은 신뢰성을 무기로, 발사 서비스 시장에서 확고한 지위를 쌓아 온 프랑스 아리안스페이스(Arianespace)의 차세대 로켓 ‘아리안6(Ariane 6)’의 9,400만달러(약 100억엔)보다 30%나 싸다. 또한 저궤도까지라면 22.8톤(t)이나 옮길 수 있다. 스페이스X는 부품 재사용 등을 통해 더욱 저가격화를 노린다. 머스크 씨는 “비행기처럼 로켓을 효율적으로 재사용하는 방법이 발견된다면, 우주 접근(Space Access)의 비용은 1/100이 될 것이다”고 한다.

-- 혼다가 소형 로켓에 진출 --
일본은 민간의 우주 수송이라는 점에서는 미국에게 크게 뒤처져 있다. 운송과 같은 인프라가 해외 기업에 의존하게 되면 비즈니스 발전 면에서 불안하다. 실제로, 국내 위성 사업자들로부터 해외 발사장에서의 발사 절차에 상당한 시간이 소요되며, 위성의 현지 수송과 발사 전의 발사장 작업에 비용이 든다는 탄식이 들려온다.

이에, 현재는 국내 등의 위성 사업자를 타깃으로 한 소형 로켓의 벤처 기업이 사업화를 위해 개발을 추진하고 있다. 그 선두에 있는 것은 호리에(堀江) 씨가 창업한 인터스텔라 테크놀로지스다.　100kg이하의 소형 위성을 저궤도에 운송하는 소형 로켓 ‘ZERO’를 2023년도에 발사할 예정이다. 저비용화 방법을 연구해 풀 스크래치(Scratch)로 개발함으로써 “세계적으로도 저렴한 1회당 6억엔 이하의 발사 비용을 목표로 한다”(이나가와 씨). 또한 일본뿐 아니라 아시아, 유럽의 위성 사업자 고객을 대상으로 한다. 이나가와 씨는 “우주 산업에서의 로켓 및 위성의 하드웨어는 IT업계의 플랫폼에 상당한다. 이것들의 경쟁력을 확실하게 가지고 있지 않으면 모든 것을 미국에게 빼앗기고 만다”라며 위기감을 내비쳤다.

캐논전자, IHI 에어로스페이스, 시미즈건설 등이 출자하는 스페이스원도 지구 저궤도에 250kg을 운송할 수 있는 로켓을 개발하고 있다. 2021년 9월에는 혼다가 소형 로켓 사업으로의 진출을 표명했다. 무게가 1톤 이하인 위성을 탑재할 수 있는 소형 로켓을 개발할 예정이며, 2030년까지의 시험기 발사를 목표로 한다.

-- 컨스텔레이션(Constellation)이 게임을 바꾼다 --
미국 위성산업협회(SIA)의 2020년도 조사에 따르면, 우주산업의 시장규모는 3,710억달러 (약 41조엔)였다. 그 중, 위성 관련 산업이 74%를 차지하며, 특히 위성통신이나 위성이 탑재하는 센서의 데이터를 활용하는 리모트 센싱을 합친 ‘위성 서비스’ 시장은 현재의 1,178억달러(약 13조엔)에서 큰 폭으로 성장할 것으로 보여지고 있다. 발사의 저비용화를 통해, 지금까지와는 비교가 되지 않을 정도로 많은 위성이 궤도에 투입되어 대량의 데이터 및 영상을 취득하기 때문이다. 미국의 모건 스탠리(Morgan Stanley)증권은 우주 산업의 시장규모는 2040년에 약 9천억달러(100조엔)로 확대할 것으로 예측하고 있다.

이러한 우주산업의 급성장을 이끄는 ‘게임 체인저’라고 할 수 있는 것이 저궤도에 발사되는 수 백 kg 이하의 소형 위성의 콘스텔레이션이다. 콘스텔레이션이란 궤도 상에 쏘아 올린 다수의 위성을 협동 조작하는 운용 방식 또는 구성하는 위성군을 가리킨다.

기존의 위성 비즈니스는 정부가 위탁한 특정 대기업이 약 5~10년의 기간과 수 십 백억 엔의 비용을 들여 항공급 기체를 개발한 뒤, 이를 대형 로켓으로 소수 및 적은 빈도로 발사하는 것이었다. 가장 중요한 것은 우주라고 하는 가혹한 환경에서 확실하게 동작하는 신뢰성이다. 한편, 콘스텔레이션에서는 소형 위성을 다수 쏘아 올릴 필요가 있기 때문에, 비용이나 개발 기간에 대한 요구는 엄격해진다. 대략 비용은 1기당 수 천만~수 십억 엔이므로, 벤처기업도 참여할 수 있다.

물론 신뢰성도 중요하지만 수 백 기 등 다수로 콘스텔레이션을 구성할 경우, 1기가 고장 나도 다른 곳에서 보완할 수 있게 된다. 따라서, 신뢰성을 추구해 비용이 높아지는 것보다, 개발 기간을 단축하는 것이 중요시된다.

-- 세계 위성의 약 절반이 스페이스X --
콘스텔레이션에서도 리더는 스페이스X다. 머스크 씨는 자신의 트위터에 ‘(위성 브로드밴드 서비스의) 스타링크(Starlink) 위성은 2021년 9월 23일 단계에서 1,657 기가 가동하고 있다. 이는 지구 전체 위성의 48.7%를 차지한다’고 밝혔다. 스페이스X는 자사의 로켓으로 매회 60 기의 스타링크 위성(227kg)을 궤도에 투입, 최대 4만 2,000기로 이뤄진 콘스텔레이션을 구성한다고 하고 있다. 로켓과 위성을 모두 자체적으로 개발하는 수직통합으로 저비용화를 꾀하고 있는 것이다.

아마존닷컴도 경합의 위성 브로드밴드 서비스 ‘Project Kuiper’를 구축해, 3,200기 이상을 궤도에 투입할 수 있도록 준비를 진행하고 있다. 스페이스X와 아마존닷컴이 목표로 하는 것은 세계에서 30억명 이상 예상되는 일상적으로 인터넷 접속을 할 수 없는 환경에 있는 사람들을 대상으로 한 글로벌한 통신 서비스의 구축이다.

이 같은 미국 기업들의 대규모 콘스텔레이션의 빠른 구축에 일본 정부는 위기감을 더해가고 있다. 콘스텔레이션 구축 및 경쟁력 강화를 지원하기 위해, 2022년도 관련 예산에서는 대폭 증액에 나섰다. “정부 안에서도 최근에는 소형위성 콘스텔레이션이 투자 대상의 ‘1가 1번지’가 되고 있다”. 소형 위성 개발로 일본의 제 1인자인 도쿄대학 항공우주공학 전공 교수 나카스카(中須) 씨는 이렇게 말한다.

무엇보다 대규모 시스템을 구축하려면 1조엔라는 거액의 자금이 필요해, 일본 기업이 앞으로 정면승부를 거는 것은 현실적으로 불가능하다. 그러나, 콘스텔레이션을 활용한 비즈니스에는 커다란 기회가 있다. 수천 기 이상 필요한 것은 극히 일부의 서비스로서, 향후 주류가 될 것으로 보여지는 것은 수십 기 레벨의 서비스이기 때문이다.

예를 들면, 현재 100kg급의 광학관측위성 5기로 화상 서비스를 제공하고 있는 액셀 스페이스 나카무라(中村) CEO는 ”촬영 빈도의 니즈에 따라 다르지만, 상시 관측하는 것이 아니기 때문에 수십 기 단위로 제공하는 것이 좋은 경우가 많다”고 말한다. 시스템에서는 탑재하는 센서의 종류나 연계하는 네트워크의 종류(타사나 정부의 위성, 지상의 네트워크) 등 서비스 설계의 자유도가 높다. 다시 말해, 경합에 비해 어떤 우위성을 구축할 수 있느냐가 승부의 포인트가 된다.

-- 2개의 비즈니스 플랫폼 --
우주 산업은 향후, 2개의 비즈니스 플랫폼의 성장과 함께 확대될 것이다. 하나는 위성 콘스텔레이션이 배치되는 저궤도이며, 다른 하나는 2019년 5월에 미항공우주국(NASA)이 발표한 ‘아르테미스(Artemis) 계획’에서 다시 세계적인 주목을 받고 있는 달이다.

저궤도에서는 콘스텔레이션에 의한 위성 브로드밴드 통신, 지구관측 등의 서비스가 시작되고 있지만, 2023~2025년경에는 인공위성 등의 엔터테인먼트, 우주쓰레기 제거나 위성으로의 연료 보급 등의 ‘궤도상 서비스’가 시작될 전망이다. NTT와 스카퍼 JSAT가 2021년 5월에 ‘우주 데이터 센터’를 쏘아 올린다는 구상을 발표, 2026년에 오픈한다는 계획이다.

반면 지구로부터의 거리가 38만 km떨어져 있는 멀고 위험도가 높은 달 탐사 및 개발은 정부 주도 아래 민간기업이 참여한 가운데 진행된다. 아르테미스 계획에서는 우선 2024년에 유인 달착륙을 성공시켜, 그 다음은 ‘Gateway(달 주회 유인 거점)’의 건설 등을 통해서 달에 물자를 수송. 달 표면 거점을 건설해 달에서 인류의 지속적인 활동을 목표로 한다. 다만, 이 계획은 달로 끝나는 것은 아니다. 다음 목표는 최접근 시 약 5600만 km 떨어진 화성의 유인탐사이다.

아르테미스 계획에는 미국 외에 일본 캐나다 영국 등 12개국이 참여해 국제 공조로 진행된다. 2020년대에 비즈니스화되는 것은 달 착륙선(랜더)이나 탐사를 위한 로버, Gateway 관련이 되지만, 2030년경으로 예정되어 있는 우주 기지 건설에서는 토목·건축, 그리고 장기 체재·이주가 되면 의식주와 관련되는 여러 가지 비즈니스 찬스가 태어난다. 민간기업은 자사가 자랑으로 여기는 기술을 달에서도 활용해, ‘선행자 이익’ 획득을 목표로 한다. 그 출발선에 서기 위한 경쟁이 이미 시작되었다.

-- 소니, 우주 엔터테인먼트 진출 --
"우주 비즈니스는 전세계적으로 아직 많은 분야에서 승부가 정해지지 않은 블루오션(Blue Ocean)이다. 다만, 초기 투자가 고액이고 자금 회수에도 시간이 걸린다”. 게이오기주쿠(慶応義塾)대학·대학원 시스템디자인·매니지먼트 연구과 교수인 시라사카(白坂) 씨는 우주 비즈니스의 특성에 대해 이렇게 말한다. 가능성은 넘치지만, 비즈니스로 추진하기에는 난이도가 높다.

그러나, 최근에는 일본에서도 정부가 산업 경쟁력 강화를 위해 각종 지원을 하고 있으며, 그 외에도 우주 벤처에 대한 투자환경 또한 상당히 개선되고 있다. 예를 들면, 우주 탐사의 아이스페이스(ispace)나 우주쓰레기 제거 서비스의 애스트로스케일(Astroscale)은 모두 총 200억엔이 넘는 자금을 조달하고 있다. “20년전에는 우주 업계에서 이 정도의 자금을 조달한다는 것은 상상조차 할 수 없었다”(미쓰비시총연 프런티어전략그룹 우치다(内田) 리더). 아이스페이스에 따르면 비우주 분야 민간기업으로부터의 직접적인 투자가 절반 정도를 차지(나카무라(中村) COO)하고 있어, 우주 비즈니스에 대한 기대가 크다는 것을 짐작할 수 있다.

정부의 우주기관인 JAXA도 민간기업의 우주 비즈니스 발전을 지원하는 대책을 추진하고 있다. 그 중 하나가 2018년에 개시한 ‘J-SPARC (JAXA Space Innovation through Partnership and Co-creation)’이다. “우주 비즈니스는 진입 장벽이 높아, 기업이 단독으로 추진하기는 어렵다. JAXA가 축적해 온 기술 및 지식을 활용하여 민간기업 기술을 우주에서 사용하거나 사업 확립을 지원한다. 지금까지 기업으로부터 300건 이상의 상담이 있었으며, 그 중 34건을 채택했다”라고 신사업 촉진부장 다테기(伊達木) 씨는 말한다.

벤처뿐만이 아니다. J-SPARC를 활용해 우주 비즈니스에 진출한 대기업도 여럿 있다. 예를 들면, 소니 그룹은 ‘우주 감동 체험 사업’의 개발을 추진하고 있다. “지금까지 우주비행사의 특권이었던 것을 기술로 엔터테인먼트화 함으로써 일반에게 제공한다”라고 소니 사업개발 플랫폼 신규사업 탐색 부문 우주 엔터테인먼트 추진실의 미자타(見座田) 씨는 사업 목적을 말한다.

구체적으로는 소니의 카메라를 탑재한 위성을 쏘아 올려 지상에서 일반인이 조작해 우주로부터 라이브 중계를 하거나 자신이 좋아하는 장소나 풍경의 동영상이나 사진을 찍을 수 있는 서비스 등을 제공한다. 비즈니스 모델은 여러 종류가 있는데, 예를 들면 1회당 90분의 지구 순회 중 특정 촬영시간 범위를 제공한다. 가격은 1회에 수 십만엔 이상이 예상되며, 결혼식 등 기념일에 이용하는 것을 상정한다. 현재, 도쿄대학과 6U†의 위성을 개발 중이며, 2022년도 하반기에 발사를 계획하고 있다.

후루카와전공(古河電工)도 J-SPARC를 활용해 우주 비즈니스에 신규로 진출한 기업 중 하나다. 소형 위성으로 현재 주류인 화학 추진계통을 향후 대체할 것으로 ‘홀 추력기(Hall thruster)’라는 전기추진시스템용 소형 전원을 개발한다. 화학추진계는 연비가 나쁘다는 점과 연료인 히드라진에 독성물질이 있다는 점이 문제가 되고 있다. 한편, 전기 추진계용 전원은 대형 위성용의 5k~6kW급인 것은 있지만, 500kg 이하의 소형 위성용 1kW급은 아직 수량이 적다.

거기서 후루카와전공이 보유한 열 설계 기술 및 권선 설계 기술 등으로 경량·소형화를 실현해, 시장의 선두 기업을 목표로 한다. 목표 무게는 해외 경쟁품의 절반에 해당하는 5kg이다. 일반적으로 1 kg 당 200만엔이라고 하는 발사 비용의 절감에 공헌하려고 하고 있다.

우주 산업의 성장은 이러한 신규 기업의 진출 및 ALE의 인공 유성 등 독자적인 아이디어를 기반으로 하는 서비스를 개발할 수 있을지 가 열쇠가 된다. 우주 비즈니스 공동창조위원회 위원장을 맡고 있는 게이오기주쿠대학·대학원 시스템 디자인·매니지먼트 연구과교수 가미타케(神武) 씨는 “향후 시장의 성장 여부는 타업종에 종사하는 사람들과의 시너지 효과를 얼마나 낼 수 있는지에 달려 있다”고 말한다.

-- 달착륙 미디어화 --
달 관련 비즈니스에 대해 이미 일본에서도 많은 기업들이 참여 의사를 표명하고 있다. 예를 들어 도요타자동차는 유인여압(有人与圧) 로버, 혼다는 순환형 재생에너지 시스템 등의 연구를 JAXA와 각각 진행하고 있다.

그 중에서도 비즈니스의 관점에서 선행하고 있는 것이 아이스페이스이다. 아이스페이스는 구글이 스폰서가 되어, 엑스프라이즈(XPRIZE) 재단이 운영한 달 표면 탐사의 국제 상금 레이스 ‘Google Lunar XPRIZE’에서 최종 선발에 남아, 기술을 축적했다. 2022년 후반의 미션 1에서는 자사가 개발한 랜더로 일본 최초의 달 착륙을 목표로 한다. 그리고 2023년의 미션 2에서는 달 착륙과 거기에 탑재한 자사 개발의 로버로 탐사를 시행할 계획이다.

미션1에서는 아랍에미리트(UAE) 두바이의 우주 기관이 개발한 로버를 탑재해 달에 운반하는 등, 이미 비즈니스화를 진행시키고 있다. 또한 세계로부터 주목을 끌 만한 달 착륙을 미디어화하고, 기업과 스폰서 계약을 맺는 등 비즈니스도 시작하고 있다. 이는 정부기관이 주도해 온 우주개발에서는 생각할 수 없었던 발상이며, 바로 우주가 비즈니스의 무대가 되는 상징적인 사례라고 말할 수 있다.

 -- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei Electronics] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.