우주 제조 시대 개막 (NOM4D, 궤도 조립, 신소재)

솔직히 저는 우주로 뭔가를 쏘아 올리는 게 이제 일상이 됐다고 생각했습니다. 테슬라의 SpaceX가 정기편처럼 위성을 실어 나르는 걸 보면서요. 그런데 최근 DARPA(미국 방위고등연구계획국)의 NOM4D 프로젝트 소식을 접하고 나서야 깨달았습니다. 우주 산업의 진짜 판도는 이제부터 바뀌는 거였습니다. 단순히 '우주로 가는 것'이 아니라 '우주에서 만드는 것'으로 말이죠. 일반적으로 우주 구조물은 지상에서 완성해 접어서 올린다고 알려져 있지만, 제가 확인한 바로는 이젠 그 패러다임 자체가 뒤집히고 있었습니다.

로켓 화물칸의 한계를 넘어서

 

우주 산업이 직면한 가장 큰 물리적 제약은 로켓 페어링(fairing)입니다. 여기서 페어링이란 로켓 선단부에 위치한 화물 보호 덮개로, 탑재할 수 있는 화물의 크기와 무게를 제한하는 구조물을 의미합니다. 현재까지는 거대한 구조물을 우주로 보내려면 접거나 압축해서 이 화물칸에 욱여넣은 뒤 궤도에서 펼치는 방식밖에 없었죠.

 

DARPA가 2022년 시작한 NOM4D(Novel Orbital and Moon Manufacturing, Materials, and Mass-efficient Design) 프로그램은 이 근본적 한계를 정면으로 돌파하려는 시도입니다. 핵심 아이디어는 간단합니다. 완성품 대신 가볍고 부피가 작은 원자재를 우주로 보낸 뒤, 궤도상에서 직접 조립하는 겁니다. 제가 이 접근법에서 주목한 건 단순히 크기 문제만 해결하는 게 아니라는 점입니다. 지구 중력에선 자체 무게로 무너질 구조도 무중력 환경에선 최적화된 설계로 만들 수 있다는 발상 전환이 들어있거든요.

 

2026년 2월과 4월, 두 차례의 궤도 실증이 예정되어 있습니다. Caltech 팀은 SpaceX Falcon 9 Transporter-16 미션에 탑승해 Momentus사의 Vigoride 궤도 서비스 비행체를 이용합니다. 일리노이대학 팀은 NASA 상업 재보급 미션 NG-24를 통해 국제우주정거장(ISS)의 비숍 에어락 모듈에서 실험을 진행할 예정입니다. 저는 실험실 단계에서 바로 궤도 실증으로 건너뛴다는 DARPA의 결단이 인상적이었습니다. 프로그램 매니저 앤드루 데토르의 말처럼 "실험실에선 문제를 덮어둘 수 있지만 우주에선 그럴 수 없다"는 현실적 판단이 깔려있죠.

로봇 조립과 자가 경화 소재의 만남

Caltech 팀이 집중하는 건 자율 조립 기술입니다. 갠트리(gantry) 방식의 로봇 장치가 탑재 카메라로 실시간 모니터링하며 복합소재 론저론(longeron) 튜브를 조립해 직경 1.4m 원형 트러스 구조를 만드는 시연입니다. 여기서 론저론이란 우주 구조물의 골격을 이루는 긴 지지대를 뜻하며, 주로 경량 복합소재로 제작됩니다. 일종의 고급 틴커토이(Tinkertoy) 조립이라고 보면 됩니다. 물론 실제 RF 안테나는 아니지만, 안테나 개구부를 시뮬레이션하는 구조물로 조립 기술의 실용성을 검증하는 게 목표죠.

 

저는 사실 이 로봇 시연보다 일리노이대학 팀의 소재 기술에 더 끌렸습니다. 이들이 개발한 건 프론탈 폴리머화(frontal polymerization) 공정입니다. 쉽게 말해 탄소섬유 슬리브에 액체 단량체를 주입한 뒤, 한쪽 끝에만 점화하면 경화 반응이 스스로 전파되며 단단한 구조물이 완성되는 방식입니다. 일반적인 탄소섬유 복합재는 오토클레이브(autoclave)라는 대형 가압 가열로에서 경화시킨다고 알려져 있지만, 제 확인 결과 이 신기술은 100m급 구조물을 우주에서 경화시킬 수 있는 돌파구였습니다. 오토클레이브를 우주로 가져갈 순 없으니까요.

 

이 소재의 또 다른 장점은 발사 환경 최적화입니다. 액체 단량체는 보관 수명이 길고 우주 온도 변화에도 안정적입니다. 제가 주목한 건 이 기술이 스키나 테니스 라켓 같은 일상 제품에 쓰이는 탄소섬유-에폭시 수지 공정과 근본적으로 다르다는 점입니다. 전통 방식은 프리폼(preform)에 수지를 함침시킨 뒤 전체를 가열해야 하지만, 프론탈 폴리머화는 국소 점화만으로 연쇄 반응을 유도합니다. 이 차이가 우주 제조의 게임 체인저가 될 수 있다고 봅니다.

주요 기술적 특징을 정리하면 다음과 같습니다:

• 갠트리 로봇: 자율 조립 및 실시간 모니터링 기능
• 경량 복합소재 론저론: 지구 중력에선 불가능한 최적 구조 설계
• 프론탈 폴리머화: 오토클레이브 없이 자가 경화되는 탄소섬유 공정
• 액체 단량체: 장기 보관 가능하고 극한 온도 내성 보유

플로리다대학은 레이저 판금 굽힘(laser sheet metal bending) 기술로 NASA 마샬 우주비행센터와 협력 중입니다. 우주에서 금속을 용접하고 절단하는 NASA의 레이저 가공 포트폴리오에 '굽힘' 기능이 추가되면 제조 자유도가 한층 높아질 겁니다.

우주 경제의 실질적 출발점

 

이 기술이 성공하면 제가 최근 관심 갖던 우주 태양광 발전이나 우주 데이터센터가 단순 구상을 넘어 실체를 갖출 겁니다. 일반적으로 엔비디아 같은 기업이 우주 데이터센터를 독점할 거라는 의견도 있지만, 실제론 모든 산업이 상호 의존적이더군요. 엔비디아가 GPU를 아무리 잘 만들어도 궤도 구조물 조립 기술이 뒷받침되지 않으면 무용지물입니다.

 

저는 Momentus와 Voyager Space의 주가 추이를 지켜봤는데, 솔직히 기대만큼 반응이 크진 않습니다. Momentus는 로봇 제작 경쟁이 치열해지면서, 특히 테슬라의 휴머노이드 로봇 옵티머스(Optimus) 진출 여파로 주가가 재미없는 수준에 머물러 있습니다. Voyager도 상장 초기 기대감은 빠졌지만 여러 기업과 협업을 지속하는 걸 보면 저는 장기적 관점에서 지켜볼 가치가 있다고 봅니다.

DARPA 프로그램 매니저는 100m급 RF 안테나 건설 가능성을 언급했습니다. 이런 규모의 안테나가 궤도에 배치되면 지구-달 사이 시스루너(cislunar) 공간의 상황 인식 능력이 획기적으로 향상됩니다. 시스루너란 지구와 달 사이 공간을 가리키는 용어로, 최근 우주 안보의 핵심 감시 영역으로 떠오르고 있습니다. 상업적으론 우주 기반 급유소, 태양광 발전 어레이 농장 등 다양한 응용이 열립니다.

 

제가 이 프로젝트에서 가장 희망적으로 본 건 '우주 제조 생태계'라는 표현입니다. 단일 기술이 아니라 소재, 로봇, 에너지, 통신이 모두 엮이는 통합 시스템으로 접근하고 있다는 뜻이거든요. 2026년 두 차례 실증 결과가 나오면 우주 산업 투자 판도도 달라질 거라고 저는 예상합니다. 로켓 발사 횟수가 늘어나는 것만 주목하던 시대는 끝나가고, 이젠 '궤도에서 뭘 만드느냐'가 진짜 경쟁력이 되는 시대가 오고 있습니다. 저는 이 변화를 직접 눈으로 확인하고 싶어서 2026년 발사 일정을 달력에 표시해 뒀습니다.

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참고: https://www.darpa.mil/news/2025/novel-tech-space-structures
기사: https://www.fortunekorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=49268

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