포스코경영연구원 주영근 수석연구원

최근 글로벌 우주산업은 국가 주도의 ‘올드 스페이스(Old Space)’에서 스페이스X, 블루 오리진(Blue Origin), 버진 갤럭틱(Virgin Galactic), 플래닛 랩스(Planet Labs) 등 민간 주도의 ‘뉴 스페이스(New Space)’로 패러다임이 변화하고 있습니다.

2024년 기준 글로벌 우주산업 규모는 전년 대비 7.8% 성장한 약 4,760억 달러로, 2034년에는 1조 달러에 이를 것으로 전망되는데요. 우주와 국방 분야에 특화된 분석·엔지니어링 컨설팅 회사 브라이스텍(BryceTech)은 위성 산업이 전체 우주산업의 71%를 차지하고 있으며, 2024년 우주산업에 약 1400억 달러의 예산이 배정됐고 민간 투자는 80억 달러에 달한다고 밝혔습니다.

우주산업의 급성장은 미국과 중국의 패권 경쟁과 맞물려 있는데요. 미국은 트럼프 2기 우주 팽창주의(Manifest Destiny in Space) 전략* 아래 스페이스X, 블루 오리진 등 민간기업을 국방우주망에 통합하여 군사·민간 겸용 기술을 군사화하고 있습니다. 미국의 대표적 저궤도 위성 프로젝트인 스타링크는 2030년까지 4만 2,000기 운영을 목표로, 지난해 8월 기준 8,090기를 궤도에 올려 전 세계 70여 개국에서 서비스를 제공하고 있죠.
*우주 팽창주의(Manifest Destiny in Space) 전략: 트럼프 대통령은 취임 연설에서 미국의 팽창주의와 탐험주의로의 복귀를 촉구하면서 ‘명백한 운명’(manifest destiny)에 따라 화성에 미국 우주비행사를 보내 성조기를 꽂게 할 것임을 밝혔다.

한편 중국은 ‘우주 강국화’ 전략 아래 위성항법시스템을 완성하고 고해상도 정찰위성과 전자전*·위성요격** 능력을 강화하는 등 전략적 자립을 통해 미국과의 기술 격차를 줄이는 데 집중하고 있습니다. 중국의 대표적 저궤도 위성 프로젝트인 첸판(千帆)은 2030년까지 1만 5,000기 운영을 목표로 2024년부터 시험 위성을 발사해 초기 네트워크를 구축하고 있습니다.
*전자전 : 적의 전자기 스펙트럼을 제어해 공격·방어·지원을 수행하는 군사 활동
**위성요격 : 인공위성을 발사체로 요격해 파괴·정지시키는 군사 활동

우주산업의 변화는 여기서 끝이 아닙니다. 그동안의 우주산업은 위성 제작·발사 등 인프라 구축 중심의 업스트림(Upstream) 분야가 주를 이뤘으나, 최근에는 위성 데이터를 처리·활용하는 다운스트림(Downstream) 분야가 주목받고 있습니다. 2024년 업스트림 시장 규모는 약 730억 달러로, 위성 및 발사체 제조가 80%, 발사 서비스가 20%를 차지했는데요. 특히 2024년 위성산업 매출은 지상 장비(GNSS, 위성항법시스템) 1,553억 달러, 위성 서비스 1,083억 달러, 위성 제조 200억 달러, 발사 서비스 93억 달러로 향후 위성 데이터 활용이 증가함에 따라 다운스트림 시장이 더 확대될 것으로 예상됩니다.

영상 처리·분석 기술 고도화와 데이터 활용도 향상, 정부와 민간의 인프라 관리, AI를 활용한 실시간 위성 데이터 감지가 가능해지면서 인공위성 수요는 날이 갈수록 증가하고 있습니다. 이에 따라 인공위성이 궤도를 바꾸거나 위치를 조절할 때 쓰이는 추진제(추진력을 위해 분출되는 물질)로 제논과 크립톤 같은 불활성가스가 널리 활용되고 있는데요.

인공위성은 연료를 태워 추진하는 일반 로켓과 달리 이온추진* 엔진을 활용해 이동합니다. 제논, 크립톤 가스에서 전기 입자인 이온을 우주 밖으로 빠르게 쏘면, 입자가 빠져나가는 반대 방향으로 위성이 밀리듯 움직이는데요.
*이온추진(Electric Propulsion, EP): 제논 등 기체에 전기를 가해 원자를 이온화한 뒤, 높은 전압으로 이온을 초고속 분사하여 추진력을 얻는 기술

제논은 원자가 무거워 위성을 분출할 때 큰 힘을 가하기 때문에 적은 양으로도 큰 추진력을 낼 수 있고, 이온화에 필요한 에너지가 적어 고성능·장기간 임무용 위성에 적합하지만 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 대표적으로 NASA의 소행성 탐사선 ‘프시케(Psyche)’는 제논 이온을 분사하는 태양전기추진(Solar Electric Propulsion) 방식을 사용하고 있죠. 반면 크립톤은 제논보다 가볍고 저렴해 소규모 위성이나 위성 군집에 적합하여 스타링크 같은 대규모 인터넷 위성 네트워크 엔진에 사용되고 있습니다.

위성수 증가에 따라 궤도 유지, 충돌 회피, 재기동이 늘어나면서 이온추진 표준화가 더욱 가속화되고 있는데요. 스타링크 등 통신용 저궤도 통신위성 위주에서 고궤도·원거리용 연료로 확대되면서 최근 제논과 크립톤의 소비량은 약 7배 증가했습니다. 제논과 크립톤은 공기에서 매우 낮은 농도로 회수되고 지리와 정치, 반도체·의료 산업 수요 등 여러 이유로 공급망 변동성이 큰데요. 이에 스타링크는 초기 위성에 크립톤 기반 홀 추진기(Hall thruster)*를 적용해 비용과 조달 유연성을 확보했으나 최근 아르곤으로 전환하는 등 이온추진 연료 다변화를 시도하고 있습니다.
*홀 추진기(Hall thruster) : 자기장을 이용해 추진제(제논, 크립톤 등 불활성가스)를 이온화하고 가속해 추진력을 얻는 고효율 전기 추진 시스템의 일종

▲포스코 광양제철소 산소공장의 대형 공기분리장치(ASU, Air Separation Unit) 전경

포스코그룹은 희귀가스 공급망 교란을 대비하고, 우주산업 밸류체인에서 전략적 지위를 확보하기 위해 광양제철소 대형 공기분리장치 ASU(Air Separation Unit)의 제논·크립톤 회수율과 수율을 제고하고, 생산 최적화를 통해 희귀가스 생산을 극대화하고 있습니다.

▲2024년 11월 포스코홀딩스와 중국 중타이 크라이오제닉 테크놀로지가 합작투자한 포스코중타이에어솔루션이 광양 동호안 부지에 고순도 희귀가스 공장을 착공했다.

나아가 고순도 희귀가스 생산설비 관련 전문 기술을 보유하고 있는 중국 중타이 크라이오제닉 테크놀로지와 합작해 99.999% 고순도 희귀가스 공장을 건설하여 제논과 크립톤을 안정적으로 확보할 계획인데요. 또한, 인공위성 추진제의 해외 의존도를 줄일 수 있도록 한국항공우주연구원과 협력하여 인공위성 연료용 희귀가스 배합기술을 개발하고 있습니다. 이를 통해 인공위성 추진제 분야에서 안정적인 공급망을 구축하고, 글로벌 우주산업 밸류체인에서 핵심 공급자로서의 입지를 확보할 계획입니다.

민간 주도로 인한 급성장으로 미래 우주산업의 성장 속도와 범위를 결정짓는 중요 자원으로 부상한 희귀가스의 공급망 확보가 글로벌 우주산업의 경쟁력에 영향을 줄 것으로 예상됩니다.

* 참고자료
– Satellite Industry Association(SIA), ‘25.5., 2024 Global Satellite Industry Revenues
– Advanced Television, ‘25.10.22., Report: Satellite industry 71% of global space economy in 2024
– 연합뉴스, ‘25.12.3., 한국에서도 스타링크 된다…4일 본격 개통
– Growth Research, ‘25.8.18., [위성 산업보고서] 위성, 어디까지 올라가는 거예요?
– 조선일보, ‘24.7.9., [시사체크! 키워드 / 국제우주정거장(International Space Station·ISS)] 총알 8배 속도로 지구 주변 도는 ISS… 6년 뒤 남태평양 바다에 떨어진대요
– NASA, ‘23.10.13., Psyche Exploring a metal-rich world
– Center for Space Policy and Strategy, ‘23.7.18., Star: Shining light on space supply chain risk

포스코가 4월 22일 한국항공우주연구원(이하 항우연) 위성우주탐사연구소와 항공우주 희귀가스* 연료 기술개발을 위한 업무협약(MOU)을 대전 항우연 본원에서 체결했다.
*공기 중에 극히 미량으로만 존재하는 네온(18ppm), 제논(0.09ppm), 크립톤(1.1ppm)을 일컫으며, 주로 반도체, 디스플레이, 인공위성 추진 연료 등 첨단 산업에 사용된다.

▲포스코와 한국항공우주연구원이 4월 22일 항공우주 희귀가스 연료 기술 개발을 위해 업무협약을 체결했다. 왼쪽부터 정석모 포스코 산업가스사업부장, 전형열 항공우주연구원 위성우주탐사연구소장.

이번 협약은 인공위성 연료용 희귀가스 국산화와 국내 안정적 연료 공급 기반을 마련하여 인공위성 추진제의 해외 의존도를 줄이는 것을 목표로 한다.

포스코는 누리호와 같은 한국형 발사체 추진력 향상과 안정적인 운용에 필요한 액체산소 등 일반 산업가스(질소, 알곤, 헬륨 등)를 직접 공급함으로써 한국 항공우주 역량을 강화하고 글로벌 시장에서 경쟁력을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대한다.

▲협약식에 참석한 포스코 산업가스사업부와 항우연 위성우주탐사연구소 직원들이 환하게 웃으며 앞으로의 협력을 다짐하고 있다.

정석모 포스코 산업가스사업부장은 “이번 MOU 체결은 포스코그룹이 한국 우주산업 발전에 기여할 수 있는 소중한 기회”라며, “포스코중타이에어솔루션의 희귀가스 생산 기술과 포항산업과학연구원(RIST)의 기술개발 능력이 국내 항공우주 경쟁력을 강화할 것”이라고 강조했다.

전형열 항우연 위성우주탐사연구소장은 “이번 협력은 항우연이 추진하는 우주기술 개발에 큰 힘이 될 것이다. 특히, 인공위성 추진제용 희귀가스 국산화는 한국 우주항공산업의 기술적 도약을 위한 중요한 발판이 될 것이다.”라고 밝혔다. 또한 “이번 협약을 통해 한국의 우주산업이 한 단계 더 도약할 수 있도록, 포스코그룹과 긴밀히 협력하여 혁신적인 연구개발을 지속해 나가겠다”고 덧붙였다.

포스코중타이에어솔루션이 8월 26일 출범해 고순도 희귀가스 생산사업에 본격 참여한다.

포스코중타이에어솔루션은 포스코홀딩스와 중국 중타이 크라이어제닉 테크놀로지(이하 중타이社)가 각각 75.1%, 24.9% 지분을 가진 합작 법인이다. 중타이社는 중국 선전거래소에 상장된 가스관련 설비 제작과 엔지니어링 전문기업으로, 희귀가스 생산설비와 공기분리장치 등 가스 분야 전문기술을 보유하고 있다.

고순도 희귀가스는 주로 반도체, 디스플레이, 인공위성 추진체 등 첨단산업에 사용되는 순도 99.999%의 네온(Ne), 제논(Xe), 크립톤(Kr) 가스를 말한다.

이 희귀가스는 공기 중 극도로 적은 양만 존재해, 제철소에 있는 대형 공기분리장치가 있어야 생산이 가능하다. 또 대형 공기분리장치에서 나온 희귀가스는 순도가 41% 이하이기 때문에, 반도체 생산에 사용하려면 고순도 정제작업을 필수적으로 거쳐야 한다.

지금껏 고순도 희귀가스는 미국, 중국, 우크라이나 등 해외에서 주로 수입해 왔다. 국내에서는 포스코가 유일하게 대형 공기분리장치를 보유하고 있어, 고순도 희귀가스를 생산할 유리한 전제조건을 갖추고 있다.

포스코중타이에어솔루션은 올해 11월부터 광양 동호안 남측 39000㎡ 부지에 고순도 희귀가스 생산공장 착공에 들어간다. 2025년 4분기부터는 상업 생산을 시작할 계획이다. 이렇게 생산한 고순도 희귀가스는 삼성전자, SK하이닉스, 인텔 등 국내외 반도체기업에 공급하기로 했다.

포스코중타이에어솔루션은 이번 사업으로 대부분 수입에 의존하던 반도체용 고순도 희귀가스를 국산화해 공급망 안정화를 이끌 예정이다. 또 제철소 대형 공기분리장치에서 나온 희귀가스를 고수익 제품으로 가공함으로써 포스코그룹의 산업가스 사업 포트폴리오를 확대하기를 기대하고 있다.

정순구 포스코중타이에어솔루션 사장은 “우리 회사는 포스코 산업가스사업부에서 시작해 희귀가스 설비구축에 대한 충분한 역량을 갖추고 있다. 앞으로 고순도 희귀가스 생산설비와 생산 시스템을 안전하게 구축할 계획이다.”라고 말했다.

▲포스코중타이에어솔루션 임직원들이 8월 26일 창립을 맞아 기념사진을 찍고 있다. 사진 왼쪽 네 번째 정순구 포스코중타이에어솔루션 사장.