물로 움직이는 위성? 우주비행을 혁신하는 획기적 추진제

위성의 물 추진은 증기 추진(레지스토젯), 연소를 위한 수소와 산소로의 전기분해, 또는 고 ISP 추진을 위한 물-플라즈마/이온 스러스터를 사용할 수 있습니다.
Momentus Space의 Vigoride는 마이크로파 전기열 스러스터(MET)를 사용하여 태양광으로 물을 마이크로파로 가열해 플라즈마로 끓인 뒤, 이를 고에너지 제트로 분사합니다.
2023년 1월, Momentus의 Vigoride-5는 35회의 스러스터 점화를 수행했고, 물 추진만으로 궤도를 약 3km 상승시켰습니다.
2018년에는 HawkEye 360 Pathfinder 위성과 Capella Space의 레이더 위성이 DSI의 Comet 물 스러스터를 사용해 궤도 유지에 성공했으며, 이는 상업용 위성에서 최초로 물 추진이 우주에서 사용된 사례입니다.
2019년에는 도쿄대의 AQT-D 큐브샛이 ISS에서 배치되어 자세 제어와 소규모 궤도 변경을 위해 물 레지스토젯을 시험했습니다.
NASA의 Pathfinder Technology Demonstrator-1(PTD-1) 임무는 2021년에 6U 큐브샛에 Hydros 물 전기분해 추진 시스템을 탑재해 우주 내 전기분해 추진을 시연했습니다.
ArianeGroup은 2026년 가을까지 궤도상 ESMS 시연을 계획 중이며, 이중 모드 물 엔진은 약 90분간 물을 전기분해한 뒤 30초간 이원추진제 연소를 실시해 약 300초의 ISP를 달성하고, 추진 비용을 최대 1/3까지 절감할 수 있다고 합니다.
Pale Blue의 PBR-20 스러스터(1mN 추력, 70초 이상 ISP)는 2019년과 2023년에 시험되었고, 더 큰 PBR-50(10mN)은 2024년 초에 발사되었으며, 회사는 2025년 두 번의 D-Orbit 라이드셰어에 세계 최초 1U 크기 물 이온 엔진을 탑재할 계획입니다.
2024년까지 물 스러스터는 실제 운용 위성군에 도입되어, Hawkeye 360, Capella, BlackSky Gen-2 위성들이 궤도 유지를 위해 Comet 물 추진을 사용하고 있습니다.
2019년 UCF와 Honeybee Robotics의 WINE 시연에서는 모의 소행성 얼음을 채굴해 물을 추출하고 증기 로켓 추진에 사용함으로써, 우주 내 연료 보급과 ‘현지 자원 활용’의 가능성을 보여주었습니다.

독성 연료나 희귀 가스가 아닌, 평범한 물로 위성이 추진되는 미래를 상상해보세요. 공상과학처럼 들릴 수 있지만, 물 기반 위성 추진 기술은 빠르게 현실이 되고 있습니다. 이 혁신적인 추진 시스템은 H₂O를 추진제로 사용합니다. – 초고온 증기를 분사하거나, 물을 수소와 산소로 분해해 연소에 사용하는 방식으로 우주에서 우주선을 조종합니다. 그 매력은 분명합니다. 물은 저렴하고, 풍부하며, 친환경적이고, 기존 로켓 연료보다 훨씬 안전하게 다룰 수 있습니다 esa.int, nasa.gov. 은퇴한 우주비행사 크리스 해드필드는, 태양 에너지와 증류수만으로 우주선을 추진할 수 있다는 것은 “엄청난 자유”라고 표현했으며, 물은 우주(달 분화구부터 혜성의 얼음까지)에서 널리 구할 수 있다는 점도 강조했습니다 spaceref.com. 이 보고서에서는 물 추진의 원리, 장단점, 그리고 2025년까지의 최신 돌파구와 실증 사례를 살펴보며, 이 기술이 실험 단계를 넘어 주류로 진입하는 과정을 다룹니다.

물로 작동하는 위성 추진기는 어떻게 작동할까?

물 자체는 기존 연료처럼 연소하지 않습니다 – 이것은 추진력을 만들어내기 위해 에너지를 받아 분사되는 반응 질량입니다. 엔지니어들이 물 연료 엔진을 가능하게 만든 몇 가지 기발한 방법이 있습니다:

스팀 추진(전열 추진기): 가장 간단한 방법은 물을 고압의 증기로 가열한 뒤 노즐을 통해 분사하여 추진력을 얻는 것입니다. 이러한 “스팀 로켓” 또는 레지스토젯(resistojet) 설계는 전기 히터나 마이크로파 에너지를 사용해 물을 끓입니다. 예를 들어, 모멘터스 스페이스(Momentus Space)의 비고라이드(Vigoride) 차량은 마이크로파 전열 추진기(MET)를 사용하여 “태양광으로 물에 마이크로파를 쏘아” 끓여 플라즈마로 만든 뒤, 고에너지 제트로 분사합니다 spaceref.com. 이는 주전자나 전자레인지에 노즐을 단 것과 비슷하며, 분사된 뜨거운 수증기가 위성을 밀어냅니다. 증기 기반 추진기는 추력이 낮지만 매우 안전하고 기계적으로 단순합니다. 일본 스타트업 페일 블루(Pale Blue)는 2023년 궤도에서 이러한 시스템을 입증했으며, 물 레지스토젯을 사용해 소니의 소형 위성 궤도를 수 킬로미터 조정했습니다 phys.org. 페일 블루의 설계는 저압에서 물을 저장하고 적당한 온도에서 기화시키는 방식으로, 우주에서 2분간 연속 분사에 성공했습니다 phys.org.
전기분해(워터 로켓 엔진): 더 에너지가 높은 방법은 물을 수소와 산소 기체로 분해(전기분해를 통해)한 다음, 그 혼합물을 미니 로켓 추진기에서 연소시키는 것이다. 본질적으로, 위성은 비압축 액체 상태의 물을 싣고 있다가, 태양광 패널에서 얻은 전력을 사용해 필요할 때마다 가연성 기체를 생산한다. NASA의 Hydros 엔진은 Tethers Unlimited와 함께 개발되었으며, 이 방식을 개척했다 spinoff.nasa.gov. 궤도에 진입하면, Hydros는 물을 H₂와 O₂로 전기분해하여 블래더에 저장한 뒤, 이를 챔버에서 점화해 추진력을 낸다 spinoff.nasa.gov. 이것은 “전기와 화학 추진의 하이브리드”라고 Tethers Unlimited의 CEO 로버트 호이트는 설명한다. 태양광이 물을 분해하는 역할을 하지만, 그 결과로 생긴 연소가 강력한 추진력을 제공한다 spinoff.nasa.gov. 유럽의 ArianeGroup 엔지니어들도 비슷한 시스템을 개발 중이다. 대형 물탱크가 전해조에 물을 공급하고, 약 90분간 수소/산소 기체를 생성한 뒤 점화하여 한 사이클당 약 30초간 추진력을 낸다 ariane.group. 이와 같은 주기적인 충전-연소 과정은 전기 이온 추진기보다 훨씬 높은 추진력을 제공할 수 있다(ArianeGroup은 홀 효과 이온 추진기 대비 입력 전력당 최대 14배의 추진력을 추정함) esa.int. 단점은 중간 정도의 비추진력, 즉 연료 효율성으로, 기존 화학 추진과 전기 추진의 중간에 해당한다 esa.int. 그럼에도 불구하고 성능은 인상적이다. “히드라진의 비추진력은 200초인데, 물은 300초다,”라고 ArianeGroup의 Jean-Marie Le Cocq는 말하며, 자사의 물 엔진이 대체할 수 있는 독성 연료와 비교해 우수함을 강조한다 ariane.group.
물 기반 이온 및 플라즈마 추력기: 물은 첨단 전기추진 시스템에서 추진제로도 사용될 수 있습니다. 이러한 설계에서는 수증기를 이온화하거나 플라즈마로 여기시킨 후, 전자기장으로 가속하여 추력을 발생시킵니다(제논 이온 엔진과 유사). 예를 들어, Pale Blue는 물 이온 추력기를 개발 중인데, 이 장치는 마이크로파 플라즈마 소스를 이용해 물 분자를 원자화하고 이온을 방출하여 추력을 얻습니다 phys.org. 이러한 시스템은 추진제가 극도로 빠른 속도로 방출되기 때문에 훨씬 더 높은 비추력(500초 이상)을 달성할 수 있습니다 reddit.com. 이와 유사하게, 연구자들은 물을 공급하는 아크젯 추력기(약 550초 비추력)와 마이크로파 플라즈마 추력기(최대 800초 비추력)도 실험했습니다 reddit.com – 이는 최신 전기추진기와 동등하거나 그 이상입니다. 여기서의 과제는 플라즈마 생성 관리와 물의 부산물로 인한 전극 부식을 방지하는 것입니다. 하지만 잠재력은 큽니다: 고비추력 물 추력기는 특정 임무에서 물을 기존 연료보다 질량 효율적으로 사용할 수 있게 할 수 있습니다 reddit.com. 이 기술들은 아직 개발 초기 단계에 있으며, Pale Blue의 물 이온 엔진의 첫 궤도 시연은 2025년 D-Orbit의 캐리어 우주선 두 차례 임무를 통해 예정되어 있습니다 payloadspace.com. 미래에는 하이브리드 추력기가 등장해, 예를 들어 필요할 때는 고추력 증기 분사, 장기 운항에는 효율적인 이온 추진을 제공하는 이중 시스템이 결합될 수도 있습니다 phys.org.

모든 경우에서 핵심 아이디어는 태양광 패널에서 얻은 전기에너지를 물의 질량에 운동에너지로 더해 추진을 위해 분사하는 것이다. 물 자체는 불활성이고 무독성이어서 특별히 편리하다 – 액체 상태로 저장할 수 있어(발사 시 고압 탱크가 필요 없음) 폭발하거나 취급자를 중독시키지 않는다. 추진 장치는 위성이 안전하게 궤도에 진입하고 전력이 공급되어 물을 가열하거나 전기분해할 수 있을 때만 “작동”한다. 이러한 필요 시 작동 방식이 바로 NASA가 소형 위성을 위한 물 기반 추진기에 투자해온 이유다: “PTD-1은 우주에서 물 기반 전기분해 우주선 추진 시스템의 첫 시연을 통해 이 수요를 충족할 것입니다,”라고 2021년 시험 임무의 프로젝트 매니저 David Mayer가 말했다 nasa.gov. 다음 섹션에서는 이 개념이 왜 매력적인지, 그리고 어떤 과제가 남아 있는지 살펴본다.

물 추진의 이점

안전성과 단순성: 기존 위성 추진제인 하이드라진이나 크세논은 매우 독성이 강하거나 부식성이 있거나, 무거운 고압 저장이 필요하다. 반면 물은 “내가 아는 한 가장 안전한 로켓 연료”라고 Mayer는 언급한다 nasa.gov. 무독성, 비가연성, 상온에서 안정적이어서 통합 및 발사가 훨씬 더 간단하고 저렴하다 nasa.gov. 위험물 보호복이나 복잡한 연료 주입 절차가 필요 없다 – “학부생들이 만져도 자신을 중독시키지 않을 것”이라고 Tethers Unlimited의 CEO가 농담한다 spinoff.nasa.gov. 이 안전성은 특히 값비싼 주요 탑재체와 함께 로켓에 동승하는 CubeSat에 매우 중요하다. 이런 경우 엄격한 규정으로 인해 폭발물이나 고압 탱크의 탑재가 종종 금지된다 nasa.gov. 물 추진 시스템은 궤도에서 활성화되기 전까지는 무해하게 유지되어 발사장 안전 문제를 완화한다. 이로 인해 연료 안전 제한으로 인해 이전에는 불가능했던 초소형 CubeSat에도 추진 장치 탑재가 가능해졌다.

저렴한 비용과 보편성: 물은 매우 저렴하고 어디서나 구할 수 있습니다. 공급망 병목 현상이 없으며, 전 세계 어느 발사장에서도 순수한 물을 쉽게 구할 수 있고, 일부를 흘려도 문제가 되지 않습니다. “물은 지구 어디에서나 구할 수 있고, 위험 없이 운송할 수 있습니다,”라고 ArianeGroup의 Nicholas Harmansa는 강조하며, “물이 미래의 연료다”라고 확신합니다 ariane.group. 리터당 물의 가격은 몇 페니에 불과한 반면, 크세논 가스와 같은 특수 전기 추진체는 가격과 공급이 변동되어 왔습니다. 물 추진기용 하드웨어도 더 저렴할 수 있습니다. 두꺼운 압력 용기나 유독성 재질 배관이 필요하지 않기 때문입니다. 전반적으로 ArianeGroup의 추정에 따르면, 물을 사용하면 기존 시스템에 비해 추진 시스템 비용을 3분의 1로 줄일 수 있습니다 ariane.group. 유럽우주국(ESA)은 1톤짜리 위성이 하이드라진에서 물 전기분해 엔진으로 전환할 경우, 약 20kg의 질량을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 “취급 및 연료 주입 비용이 크게 감소한다”고 밝혔습니다 esa.int esa.int. 상업 운영자에게 이러한 질량 및 비용 절감은 더 많은 탑재 중량과 더 적은 위험으로 이어집니다.

우주 내 연료 보급 및 지속 가능성: 아마도 가장 흥미로운 이점은 물 추진이 어떻게 지속 가능한 우주 인프라를 가능하게 할 수 있는가에 있습니다. 물은 지구에만 흔한 것이 아니라, 태양계 전역에 풍부하게 존재합니다. 달, 화성, 소행성, 그리고 유로파와 같은 위성의 얼음 퇴적물은 본질적으로 “우주의 주유소”로, 활용되기를 기다리고 있습니다 mobilityengineeringtech.com. 독성이 강한 연료는 지구 밖에서 재생산하려면 복잡한 화학 공장이 필요하지만, 물은 최소한의 가공만 거치면 바로 추진제로 사용할 수 있습니다. 이는 심우주 탐사에 엄청난 영향을 미칩니다. 우주선이 목적지에서 얼음을 채취해 연료 탱크를 다시 채우고, 무한히 탐사를 계속할 수 있기 때문입니다. 이 개념의 선구적인 시연은 2019년에 UCF와 Honeybee Robotics 팀이 WINE(World Is Not Enough) 프로토타입을 테스트하면서 이루어졌습니다. 이 소형 착륙선은 모의 소행성 얼음을 채굴해 증기 로켓 추진력을 생성하는 데 사용했습니다 en.wikipedia.org. WINE은 얼음이 섞인 레골리스를 성공적으로 시추하고, 물을 추출해, 진공 챔버에서 증기 분사로 도약하는 데 성공했습니다. 이는 탐사선이 “현지 자원을 활용해” 스스로 연료를 보충하며 “영원한 탐사”를 할 수 있음을 입증한 것입니다 en.wikipedia.org. 장기적으로, 물을 연료로 하는 우주선은 지구에서 보급을 받지 않고도 소행성에서 소행성으로 이동할 수 있습니다 en.wikipedia.org. 심지어 지구 근처의 임무에서도, Orbit Fab과 같은 기업들은 물이 다루기 쉽다는 점에서 궤도 연료 보급 서비스의 후보로 주목하고 있습니다. 이 모든 것은 물 추진이 비전가들이 구축하려는 우주 경제의 초석이 됨을 의미합니다. “우리는 물을 그 경제의 핵심이 되는 근본적인 자원으로 본다”고, 무한 수명을 위한 연료 보급 포트가 장착된 차세대 Hydros 추력기를 설계 중인 Hoyt는 말합니다 spinoff.nasa.gov.

환경적 및 운용적 청결성: 친환경 추진제인 물은 유해한 배기가스를 배출하지 않습니다. 오직 수증기나 소량의 수소/산소만이 빠르게 확산될 뿐입니다. 이는 지구 환경뿐만 아니라 민감한 우주선 시스템에도 매우 좋습니다. 광학 센서나 별 추적기는 잔여물로 인해 흐려지지 않으며, 섬세한 표면에 부식성 플룸이 닿을 위험도 없습니다 mobilityengineeringtech.com. 크리스 해드필드는 물 기반 스러스터가 허블 우주 망원경과 같은 노후 위성의 궤도 상승 임무에 이상적이라고 지적합니다. 왜냐하면 “[허블]에 추진제 잔여물을 뿌릴 수 없기 때문” spaceref.com입니다. 물 플라즈마 엔진의 부드럽고 제어된 추력은 화학 엔진의 강한 충격 없이 궤도를 올리거나 내릴 수 있어, 섬세한 작업 중 기계적 스트레스를 줄여줍니다 spaceref.com. 요약하자면, 물 추진은 위성을 발사하고 제작하는 사람들에게만 친화적인 것이 아니라, 위성 자체와 그 주변의 천체들에게도 친화적입니다.

궤도에서 물 기반 스러스터를 사용하는 소형 위성의 일러스트. 물 연료 추진은 물을 전기적으로 가열하거나 전기분해하여 추력을 발생시킴으로써, 기존 화학 로켓보다 더 안전하고 “친환경적인” 대안을 제공합니다 nasa.gov nasa.gov.

도전과 한계

물 추진이 그렇게 훌륭하다면, 왜 모든 위성이 이미 사용하지 않을까요? 모든 신기술과 마찬가지로, 극복해야 할 트레이드오프와 장애물이 있습니다:

일부 모드에서의 낮은 추력: 순수 물 저항제트(레지스토젯) 추력기는 화학 로켓에 비해 추력이 상당히 낮은 경향이 있습니다. 물을 끓여서 분사할 수 있는 속도에는 한계가 있으며(단순 스팀 추력기의 경우 일반적으로 50~100초 정도의 비추력reddit.com, blog.satsearch.co를 보입니다). 이는 소형 큐브샛이 미세한 궤도 수정을 할 때는 괜찮지만, 기동이 느리다는 의미이기도 합니다. 50초 Isp의 스팀 추력기는 일반적인 300초 하이드라진 추력기reddit.com에 비해 충격량(impulse) 측면에서 “훨씬 효율이 떨어집니다”. 업계에서는 플라즈마 추력기(500초 이상의 Isp)나 물 이원추진제 연소(~300초 Isp)reddit.com, ariane.group와 같은 고에너지 방식으로 전환하여 이 문제를 해결하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 추력 대 전력 비율이 제한 요소로 남아 있습니다. 물에서 의미 있는 추력을 얻으려면 충분한 전력이 필요합니다. 소형 위성에서는 전력이 제한적이기 때문에, 큰 태양광 패널이나 다른 전원 공급원이 없으면 추력에 한계가 있습니다. 이 때문에 최고의 워터 이온 엔진조차도 빠른 궤도 이동이 아니라 느린 궤도 상승에 적합합니다(현재로서는). 엔지니어들은 임무의 델타-V와 시간 요구사항이 전기식 물 추력기로 충족 가능한지, 아니면 더 높은 추력의 화학 시스템이 필요한지 신중히 판단해야 합니다.

에너지 및 열 수요: 물은 저장하기는 쉽지만, 이를 뜨거운 기체나 플라즈마로 전환하려면 많은 에너지가 필요하다. 특히 전기분해는 에너지 소모가 많다 – 물을 분해하는 것은 본질적으로 비효율적이며, 그 후에도 여전히 기체를 점화해야 한다. 전해조와 가열기는 복잡성을 더하고 고장 지점이 될 수 있다. 열 관리도 또 다른 문제다: 끓이거나 플라즈마 시스템은 뜨겁게 작동할 수 있는데, 우주 진공에서는 냉각이 어렵기 때문에 힘들다. Tethers Unlimited의 Hoyt는 “수소와 산소, 그리고 과열된 증기”를 다루는 데 있어 재료의 어려움을 언급했다 – 부식과 오염이 시스템을 쉽게 저하시킬 수 있다 spinoff.nasa.gov. 설계자들은 전극 오염을 방지하고 긴 수명을 보장하기 위해 특수 코팅과 초순수 물을 사용해야 한다 spinoff.nasa.gov. 이러한 문제들은 점차 해결되고 있다(더 나은 재료 사용, 예를 들어 전해조를 연소실과 분리하는 등), 하지만 신뢰할 수 있는 엔진을 만들기까지 수년간의 연구개발이 필요했다. 실제로 NASA가 1960년대부터 물 로켓을 이론화했음에도, 이러한 기술적 난관 때문에 최근에야 “실용적인 물 전기분해 엔진”이 등장했다spinoff.nasa.gov.

성능 대 저장의 트레이드오프: 물은 부피가 크다. 밀도는 괜찮은 편(1 g/mL, 많은 액체 연료와 비슷)이나, 자체적인 화학 에너지는 없다. 이는 높은 델타-V 임무의 경우, 물 추진제 탱크가 더 에너지가 높은 추진제 탱크보다 더 커야 할 수 있음을 의미한다. 물의 장점은 첨단 스러스터가 외부 에너지를 주입해 이를 보완할 수 있다는 점이다. 예를 들어, 마이크로파 전기열 스러스터가 5 kW를 물에 공급하면 약 800초의 Isp를 달성할 수 있다 reddit.com. 즉, 물 한 방울에서 더 많은 성능을 짜낼 수 있다. 하지만 이런 전력 수준은 더 큰 우주선에서만 가능하다. 소형 위성은 더 낮은 Isp에 제한될 수 있어, 이 경우 물은 질량 대비 효율이 떨어진다. 또한 궤도상 물 관리 문제도 있다: 라인이나 탱크가 가열되지 않으면 물이 얼 수 있고, 예기치 않게 증기로 변하면 추력 불안정이 발생할 수 있다. 엔지니어들은 정밀한 열 제어와 압력 조절(예: 물을 약간 압력 상태로 유지해 의도적으로 기화할 때까지 액체 상태를 유지 phys.org)로 이를 완화한다. 또한, 물은 발사 시 비압력 상태이지만, 일부 시스템은 우주에서 물에 압력을 가하거나 전기분해된 기체를 압력 탱크에 저장해야 한다. 이는 궤도에 도달한 후 압력 시스템의 복잡성을 일부 다시 도입한다. 임무 계획자는 추진제 증발 손실도 고려해야 한다 – 가열된 탱크의 물은 제대로 밀봉·냉각하지 않으면 장기 임무에서 누출되거나 증발할 수 있다.

비행 실적과 신뢰성: 2025년 기준, 수추진은 여전히 운용 함대에서 비교적 새로운 기술입니다. 많은 위성 운용자들은 기술이 입증되었는지 확신하고 싶어 “지켜보자”는 접근법을 취합니다. HawkEye 360(2018년에 수추진기를 비행)과 Sony의 Star Sphere 프로그램(2023) 같은 초기 도입자들이 신뢰 구축에 기여했습니다 geekwire.com, phys.org. 하지만 보수적인 고객들은 검증된 화학추진기를 포기하기 전에, 특히 중요한 임무의 경우 더 많은 시연을 원할 수 있습니다. 작은 문제도 있었습니다: 예를 들어, NASA의 Pathfinder Technology Demonstrator-1(PTD-1) 임무는 2021년에 Tethers의 Hydros 추진기를 궤도에서 입증하는 것이 목표였습니다 nasa.gov. 임무는 대체로 성공적이었지만, 만약 이상 현상이나 성능 저하가 있었다면(있었다면), 이는 향후 버전에서 개선될 교훈입니다. 성공적인 시험도 지금까지는 제한된 시간(수 분간의 점화)에 불과하다는 점은 주목할 만합니다. 이러한 시스템의 장기 내구성(수년에 걸친 수백 번의 점화)은 시험 중이지만 아직 우주에서 완전히 검증되지는 않았습니다. 하지만 Momentus와 같은 기업이 이제 궤도에서 수추진기를 수십 차례 점화하면서 이 상황은 빠르게 변하고 있습니다 nasdaq.com. 각 임무가 한계를 넓히며, 수추진을 주류 옵션에 더 가깝게 만들고 있습니다. 그동안 엔지니어와 규제 당국은 이러한 추진기를 신중히 평가하여 표준과 모범 사례를 마련하고 있습니다(예를 들어, “수연료” 위성이 수명을 다한 후 안전하게 궤도 이탈할 수 있도록 마지막 궤도 이탈 점화를 위한 물을 남겨두는 것 – 우주 잔해 저감 요건).

요약하면, 수추진의 한계점 – 즉, 즉각적인 추력이 낮고, 에너지 요구가 있으며, 개발 초기 단계의 위험이 있다는 점 – 때문에 아직 모든 상황에 만능 해결책은 아닙니다. 하지만 지난 몇 년간의 빠른 진전은 이러한 도전들이 하나씩 극복되고 있음을 보여주며, 실제 임무와 주요 플레이어의 맥락에서 다음으로 살펴보겠습니다.

초기 혁신과 역사적 이정표

우주 추진제로서 물을 사용하는 개념은 수십 년 동안 떠돌아다녔습니다. 아폴로 시대의 NASA 연구원들은 우주에서 에너지가 있다면 물을 수소/산소로 전환할 수 있다는 것을 인식했습니다. 이는 스페이스 셔틀을 구동했던 것과 동일한 강력한 조합입니다 spinoff.nasa.gov. 하지만 20세기 내내 이 아이디어는 설계도에만 머물렀습니다. 저장 가능한 독성 연료를 사용하는 화학 로켓이 단순히 더 성숙했고, 당시 기술로 더 높은 추력을 제공했기 때문입니다. 위성의 소형화와 전력 기술의 발전이 이루어지기 전까지는 물 추진이 새로운 중요성을 얻지 못했습니다. 현재 상태에 이르기까지의 주요 초기 이정표는 다음과 같습니다:

2011–2017: 큐브샛(10cm 큐브로 만들어진 초소형 위성)의 등장은 그만큼 작고 안전한 추진 장치의 필요성을 만들었습니다. 많은 발사 서비스 제공업체가 2차 탑재체에 화학 연료를 금지하면서, 연구 그룹들은 큐브샛 추진제로서 물을 이상적으로 다시 검토하기 시작했습니다. 2017년, 퍼듀 대학교의 Alina Alexeenko 교수가 이끄는 팀은 FEMTA(Film-Evaporation MEMS Tunable Array)라는 마이크로추진기를 공개했습니다. 이 장치는 초정제수를 사용합니다 mobilityengineeringtech.com. FEMTA는 실리콘에 새겨진 10마이크론의 모세관을 사용하며, 표면 장력이 물을 제자리에 유지하다가 히터가 물을 끓이면 미세한 수증기 제트를 분사합니다. 진공 챔버 테스트에서 FEMTA 추진기는 6–68 µN 범위의 제어 가능한 추력과 약 70초의 비추력을 보여주었습니다 futurity.org, sciencedirect.com. FEMTA 추진기 4개(총 물 약 한 티스푼 분량)는 1U 큐브샛을 1분 이내에 회전시킬 수 있었으며, 전력은 단 0.25W만 사용했습니다 mobilityengineeringtech.com. 이는 매우 저전력 시스템도 물을 이용해 의미 있는 자세 제어가 가능함을 보여준 돌파구였습니다. Alexeenko는 물의 매력이 지구 궤도뿐 아니라 우주 자원 활용에도 있다고 강조했습니다 – “물은 화성의 위성 포보스에 풍부할 것으로 여겨지며, 이는 우주에서 잠재적으로 거대한 주유소가 될 수 있습니다… [그리고] 매우 깨끗한 추진제입니다” mobilityengineeringtech.com.
2018년: 궤도상에서 물 추진의 첫 실제 사용이 이루어졌다. 미국 스타트업 Deep Space Industries (DSI)는 Comet 전기열 추진기를 개발했는데, 이 소형 장치는 물을 끓여 분사하여 소형 위성의 자세를 제어한다. 2018년 12월, DSI의 Comet 추진기는 네 대의 상업용 위성에 탑재되어 비행했다. 세 대는 HawkEye 360의 전파 주파수 별자리용, 한 대는 Capella Space의 레이더 영상 시연용이었다 geekwire.com. 이 소형 위성들은 궤도 조정을 위해 성공적으로 물 추진을 사용했으며, 이는 우주에서 물 연료 엔진이 작동한 첫 사례였다. 비슷한 시기, 도쿄대학에서 개발한 일본의 3U 큐브샛 AQT-D (Aqua Thruster-Demonstrator)가 ISS에서 전개되었다. AQT-D는 2019년 말 궤도상에서 물 저항제트 시스템을 시험하여 자세 및 소규모 궤도 변경을 시연했다. 이는 일본이 우주에서 실시한 초기 실험으로, 이후 Pale Blue 스타트업의 기반이 되었다 blog.satsearch.co.
2019년: NASA의 물 추진에 대한 관심이 이론에서 실제로 옮겨갔다. Tethers Unlimited는 NASA SBIR 계약과 “Tipping Point” 파트너십을 통해 큐브샛용 비행 준비가 완료된 HYDROS-C 추진기를 제공했다spinoff.nasa.gov spinoff.nasa.gov. NASA는 이를 Pathfinder Technology Demonstrator 1 (PTD-1) 임무(6U 큐브샛)에 통합했다. 비록 발사는 2021년으로 연기되었지만, 이 임무는 “우주에서 물 기반 전기분해 우주선 추진 시스템의 첫 시연”을 목표로 했다 nasa.gov. 물 추진 페이로드의 승인만으로도 NASA가 소형 임무에 대한 안전성과 유용성에 자신감을 보였음을 알 수 있다. 민간 부문에서는 2019년 DSI가 Bradford Space에 인수되었고 geekwire.com, DSI의 사업은 완전히 추진기로 전환되었다. Bradford는 Comet 추진기를 소형 위성을 위한 무독성 대안으로 계속 판매했으며, 대형 위성 통합업체들도 주목하기 시작했다. LeoStella(BlackSky 지구관측 위성 제조사)는 차세대 위성에 Comet 물 추진기를 채택하기로 결정했다 geekwire.com. 2019년 말까지 물 추진은 실험실 시제품에서 실제 우주선으로 옮겨갔고, 본격적인 투자를 이끌어내고 있었다.
2020–2021: 여러 중요한 사건들이 워터 스러스터를 계속해서 뉴스의 중심에 올려놓았다. 워싱턴에 기반을 둔 스타트업 Momentus Inc.는 물 플라즈마 엔진으로 구동되는 우주 견인차(궤도 이송 차량)에 대한 대담한 계획을 내세우며 등장했다. 러시아 기업가가 공동 창업한 Momentus는 “물 플라즈마 추진”에 대한 약속으로 주목을 받았으나, 규제 장벽으로 인해 첫 발사가 2021년으로 연기되었다. 한편, 2020년에는 일본 스타트업 Pale Blue Inc.가 도쿄대학 연구실에서 분사되어, 일본 및 글로벌 시장에서 물 추진 상용화를 목표로 했다 phys.org. 이들의 로드맵에는 소형 레지스토젯 유닛과 물을 사용하는 보다 진보된 이온 및 홀 효과 스러스터가 포함되어 있었다. 2021년 초, NASA는 마침내 Hydros 스러스터를 탑재한 PTD-1(스페이스X의 Transporter-1 라이드셰어 미션)을 발사했다 nasa.gov. 4~6개월간의 임무 동안 PTD-1은 물 연료를 사용해 궤도 변경을 수행할 예정이었으며, 이는 향후 활용을 위한 성능과 신뢰성을 입증하는 것이었다 nasa.gov. 이 임무는 Tethers와 NASA가 거의 10년에 걸쳐 진행한 작업의 정점으로, 신발 상자 크기의 위성조차도 “저비용, 고성능 추진 시스템”을 물을 이용해 가질 수 있음을 보여주었다 nasa.gov. 2021년에는 유럽우주국(ESA)도 물 추진의 실현 가능성에 대한 연구를 완료했으며, 특정 임무(특히 1톤급 LEO 위성)에 최적의 선택지로 물을 선정하고, 독일의 OMNIDEA-RTG와 같은 기업들이 유럽에서 개발을 시작하도록 자극했다 esa.int esa.int.

이 초기 역사는 개념 증명과 초기 도입을 통해 기반을 마련했다. 다음으로, 물 추진을 확장하고 그 역량을 선보이는 임무를 수행하는 현재의 주요 플레이어들을 살펴본다.

물 추진을 이끄는 주요 플레이어

2025년까지, 역동적인 기업 및 우주 기관 생태계가 시연 단계에서 실전 배치로 물 기반 추진을 이끌고 있다. 다음은 주목할 만한 조직들과 그들의 기여이다:

Tethers Unlimited(미국) & NASA: Tethers Unlimited(TUI)는 NASA SBIR 자금 지원으로 개발된 Hydros 수전해 추력기로 선구자 역할을 했으며 spinoff.nasa.gov. TUI는 NASA Ames 및 Glenn과 협력하여 Hydros-C를 NASA의 PTD-1 미션에 탑재해, CubeSat에서 수추진의 개척자가 되었습니다 spinoff.nasa.gov. TUI는 또한 NASA Tipping Point 계약을 통해 50–200kg 위성을 위한 대형 Hydros-M 유닛을 제작하여, Millennium Space Systems에 추력기를 납품해 테스트를 진행했습니다 spinoff.nasa.gov. NASA의 지속적인 지원(소형 우주선 기술 프로그램 및 예정된 궤도상 서비스 미션 등)은 안전하고 재급유 가능한 우주선을 위한 물 추진제에 대한 기관의 강한 신뢰를 보여줍니다. TUI의 CEO Hoyt는 물 추력기가 결국 재급유 포트를 장착해 Orbit Fab 저장소나 소행성 채굴 작업에서 연료를 보충할 수 있게 될 것이라고 전망합니다 spinoff.nasa.gov.
Momentus Inc. (미국): Momentus는 물을 이용해 플라즈마 제트를 생성하는 독특한 Microwave Electrothermal Thruster (MET)를 개발하여 이를 Vigoride 궤도 이송 차량에 통합했습니다. 미국 규제 당국의 조사와 SPAC 합병 지연 등 우여곡절이 있었지만, Momentus는 2022~2023년에 여러 차례 Vigoride 데모 비행을 성공적으로 수행했습니다. 2023년 1월 Vigoride-5 미션에서는 Momentus가 “궤도상에서 MET 스러스터를 35회 점화하며 테스트”하여 다양한 사용 사례에서 스러스터의 성능을 입증했습니다 nasdaq.com. 한 테스트에서는 Vigoride-5가 물 추진만으로 약 3km 궤도를 상승시켰습니다 spaceref.com. 이사회 멤버인 Chris Hadfield는 “우리 태양계에서 훨씬 더 많은 물을 발견하고 있다”며 추진제로 사용할 수 있음을 강조하고, Momentus의 MET는 기본적으로 “전자레인지에 노즐을 단 것”으로, 물을 플라즈마로 변환해 추력을 낼 수 있다고 밝혔습니다 spaceref.com. Momentus는 현재 물의 저렴한 비용을 활용해 가격 경쟁력을 갖춘 우주 셔틀 서비스를 제공하고 있습니다. 또한 물 기반의 견인선을 이용해 허블 망원경의 궤도를 높여 수명을 연장하는 등 야심찬 프로젝트도 제안했습니다 spaceref.com. Momentus는 아직 상업적 실현 가능성을 입증하는 단계이지만, 궤도상에서 여러 차례 확장 가능한 물 추진 시스템을 시연함으로써 기술을 확실히 진전시켰습니다.
Pale Blue(일본): 도쿄대에서 탄생한 스타트업인 Pale Blue는 아시아에서 주목해야 할 워터 추진 분야의 이름이다. 2023년 3월, Pale Blue의 워터 레지스토젯 스러스터가 소니의 EYE 위성(Star Sphere 프로젝트) – 일본에서 민간이 개발한 워터 엔진의 최초 궤도 발사 사례였다 phys.org. 이 스러스터는 2분간 연소하여 큐브샛의 궤도를 계획대로 변경했으며, 이는 회사에 큰 이정표가 되었다 phys.org. Pale Blue는 다양한 스러스터를 제공한다: PBR- 시리즈(10, 20, 50) 레지스토젯 모듈(소형 위성용)부터, 곧 출시될 PBI 워터 이온 스러스터, 그리고 2028년까지 계획된 워터 홀 효과 스러스터(PBH) blog.satsearch.co까지 있다. PBR-20 스러스터(추력 1mN, Isp 70초 이상)는 2019년과 2023년 비행에서 테스트되었고, 더 큰 PBR-50(추력 10mN)은 2024년 초 첫 임무를 위해 발사되었다 blog.satsearch.co. 2025년에는 Pale Blue가 세계 최초로 1U 크기의 워터 이온 엔진을 두 번의 D-Orbit 라이드셰어 미션(6월, 10월)에서 시연할 예정이다 payloadspace.com. 일본 정부는 Pale Blue를 강력히 지원하고 있으며, 2024년 프로그램을 통해 상업 및 국방용 워터 기반 추진 기술 개발에 최대 2,700만 달러를 지원했다(위성용 무독성 추진제에 대한 국가적 관심을 시사). 이탈리아 D-Orbit 등과의 파트너십과 막대한 자금 지원을 바탕으로, Pale Blue는 안전하고 재충전 가능한 워터 시스템으로 소형 위성 추진 시장을 혁신하는 것을 목표로 한다.
Bradford Space (미국/유럽): 2019년 Deep Space Industries를 인수한 후, Bradford Space는 Comet 물 추진기를 인수하여 여러 위성 임무에 공급해 왔습니다. Comet은 “세계 최초의 운용 중인 물 추진 시스템”으로 소개되며, 여러 고객이 이를 도입했습니다 geekwire.com. 특히, HawkEye 360의 패스파인더 위성과 Capella의 Whitney 데모 위성(2018년)은 각각 궤도 유지에 Comet 추진기를 사용했습니다 geekwire.com. 시애틀에 본사를 둔 제조업체 LeoStella 역시 2세대 BlackSky 영상 위성에 Comet 엔진을 선택하여 Comet의 신뢰성에 대한 신뢰를 보여주었습니다 geekwire.com. Comet 추진기는 약 17 mN의 추력과 175초의 Isp를 제공하며 blog.satsearch.co, 전기열 히터를 사용해 수증기를 분사합니다. Bradford는 이를 소형 및 중형 위성의 하이드라진 시스템을 대체할 “발사 안전” 제품으로 마케팅하고 있습니다 blog.satsearch.co. 미국과 유럽에 사무소를 둔 Bradford는 또한 향후 심우주 임무 설계에 Comet 기술을 통합하고 있습니다(예: 제안된 Xplorer 우주선 버스는 소행성 임무에서 심우주 기동을 위해 물 추진을 사용할 수 있음 geekwire.com). 별자리 위성이 확산됨에 따라, 비위험성 추진 시스템을 대규모로 원하는 기업들에게 비행 검증된 물 추진기를 생산하는 Bradford는 핵심 공급업체로 자리매김하고 있습니다.
ArianeGroup 및 유럽 파트너들(EU): 유럽에서는 대형 항공우주 기업 ArianeGroup가 차세대 LEO 및 MEO 위성에 탑재할 수 있도록 수기반 추진 기술을 주도하고 있습니다. 독일 Lampoldshausen에 위치한 ArianeGroup의 팀은 하이브리드 전기-화학식 물 엔진(Tethers의 Hydros 개념과 매우 유사함)을 개발했습니다 ariane.group. 2023년 말, 이들은 세부 정보를 공개했습니다: 이 시스템은 약 90분 만에 물을 전기분해할 수 있으며, 이후 30초간의 이원추진제 연소를 수행할 수 있습니다. 전체 비추력은 약 300초 수준입니다 ariane.group. 이 설계는 모듈식이며 확장 가능합니다 – 전해조 셀, 탱크 크기, 또는 추력실의 수를 늘려 다양한 위성 요구에 맞출 수 있습니다 ariane.group. ArianeGroup은 이 시스템이 현재 별자리용 화학 추진 방식보다 “비용이 3배 저렴”할 수 있다고 주장합니다 ariane.group. ESA와 DLR(독일 우주국)의 지원을 받아, ArianeGroup은 2026년 가을에 ESMS 위성에서 궤도 내 실증을 계획하고 있으며, 이 위성은 궤도 조정 및 자세 유지에 물 엔진을 사용할 예정입니다 ariane.group. 이 실증은 미소중력 환경에서의 전해조 작동과 우주에서의 이중 모드 엔진 성능을 검증할 것입니다. 유럽의 투자는 위성 네트워크를 위한 경쟁력 있고 지속 가능한 대안으로 수기반 추진을 보고 있음을 보여주며, 특히 “친환경” 추진제를 요구하는 새로운 규제가 발사 위험을 줄이기 위해 도입되고 있는 점을 고려할 때 더욱 그렇습니다.
기타 주목할 만한 스타트업: 위에서 언급한 대형 기업들 외에도, 전 세계적으로 수많은 스타트업들이 워터 추진 분야에서 혁신을 이루고 있습니다. Aurora Propulsion Technologies(핀란드)는 CubeSat용 소형 ARM 시리즈 워터 스러스터를 제공하며, 1U–12U 위성의 완전한 3축 제어를 위한 모듈을 포함하고 있습니다. 이들은 작은 워터 마이크로젯을 사용합니다 blog.satsearch.co. SteamJet Space Systems(영국)은 이름 그대로의 Steam Thruster One과 “TunaCan” 스러스터를 개발했으며, 이들은 CubeSat 디플로이어의 미사용 공간에 들어갈 수 있는 소형 전열식 워터 엔진입니다 blog.satsearch.co. 이들은 최소 한 번의 CubeSat 미션에서 비행 입증이 되었으며, 나노위성조차도 약간의 가열된 물로 궤도 기동을 수행할 수 있음을 보여주었습니다 blog.satsearch.co. 프랑스에서는 ThrustMe(요오드 전기 스러스터로 유명)가 일부 콘셉트에서 추진제로 물을 탐구했으며, 이탈리아에서는 ESA가 지원하는 스타트업들도 소형 발사체 상단 단계나 궤도 견인선에 물을 고려하고 있습니다. 또한 흥미로운 참가자인 URA Thrusters는 물 증기 또는 산소를 사용할 수 있는 홀 효과 스러스터 blog.satsearch.co, MEMS 규모의 물 분해와 연소를 결합한 “ICE” 전기분해 스러스터 blog.satsearch.co, 홀 스러스터와 화학 엔진을 결합해 유연한 성능을 제공하는 Hydra 하이브리드 blog.satsearch.co 등 다양한 워터 추진 시스템을 구상하고 있습니다. 이들 중 일부는 아직 설계 단계에 있지만, 이러한 다양한 개발은 한 가지 사실을 강조합니다: 워터 추진은 단순한 신기술이 아니라, 전 세계 혁신가들을 끌어들이는 광범위한 기술적 움직임입니다.

Tethers Unlimited의 HYDROS-C CubeSat용 워터 추진 시스템의 비행 프로토타입. 이 소형 유닛에는 물 탱크, 전해조, 가스 블래더, 로켓 노즐이 포함되어 있습니다 spinoff.nasa.gov. 이러한 시스템은 궤도에 도달할 때까지 비활성 상태로 있다가, 태양광을 이용해 물을 수소/산소 추진제로 분해하여 추력을 발생시킵니다.

미션과 이정표: 실제로 작동하는 워터 추진

최근 몇 년간의 실제 우주 임무들은 물 추진 장치의 실현 가능성을 입증했으며, 그 성능을 계속해서 확장하고 있습니다. 아래는 물 추진을 선보인 주요 임무 및 시연의 연대표입니다:

2018 – 최초의 궤도 사용: HawkEye 360 Pathfinder 위성(3기 편대)과 Capella Space 레이더 위성 각각이 DSI의 Comet 물 추진기를 2018년 12월 발사 후 궤도 유지에 사용함 geekwire.com. 이들은 물 연료로 작동한 최초의 상업용 위성이 되었으며, 기동을 성공적으로 완료하고 우주에서 추진기를 검증했습니다.
2019 – ISS 배치 시연: 도쿄대학교의 AQT-D (Aquarius) 3U 큐브샛이 국제우주정거장에서 배치되어 궤도에서 물 저항추진기를 발사함. 이 시스템은 자세 제어와 소규모 궤도 변경을 달성했으며, 일본 최초의 우주 내 물 추진 시연이 되었습니다. 이 임무는 다중 노즐 물 추진기가 미소중력에서 작동할 수 있음을 입증했고, Pale Blue의 이후 설계에 기반을 마련했습니다 blog.satsearch.co.
2021 – NASA PTD-1: Pathfinder Technology Demonstrator-1, NASA의 6U 큐브샛이 최초의 궤도 내 물 전기분해 추진 시험을 수행함. 약 0.5리터의 물을 탑재한 PTD-1의 Hydros 엔진이 프로그램된 추진 기동을 수행하며, 물을 H₂/O₂로 분해해 연소시키는 방식이 위성을 예상대로 추진할 수 있음을 입증함 nasa.gov. 수개월간 진행된 이 임무는 시스템의 성능, 안전성, 재시동 가능성을 검증하여 소형 위성에 새로운 검증된 궤도 제어 옵션을 제공했습니다.
2022 – Vigoride 첫 비행: Momentus가 2022년 5월 Vigoride-3(첫 궤도 서비스 차량)을 발사함. 초기 추진기 시험은 제한적이었으나(초기 운용에서 일부 이상 발생 spacenews.com), 이 임무는 물 기반 MET의 점진적 시험을 위한 기반을 마련함. Momentus는 교신에 성공하고 실제 우주 환경에서 새로운 추진 시스템 운용법을 습득하며 news.satnews.com, 이후 비행을 위한 개선을 준비함.
2023 – 다수의 성공: 올해는 여러 물 추진 성공 사례로 전환점이 되었습니다:

nasdaq.com

소니의 EYE 큐브샛

phys.org

EQUULEUS

sciencedirect.com

2024 – 확장 단계: 물 추진이 더 많은 실운용 위성에 적용되기 시작함:

BlackSky의 2세대 위성

geekwire.com

새로운 추력기 발사: Pale Blue의 대형 PBR-50 추력기가 2024년 초 소형 위성 라이드셰어(정확한 임무는 비공개)에서 첫 발사를 하며, 궤도상의 마이크로위성에 약 10 mN의 추력을 제공하는 것을 목표로 합니다 blog.satsearch.co. 이는 더 큰 소형 위성급을 위한 수추진 시스템의 인증을 시작하는 것입니다.
인프라: Orbit Fab와 같은 기업들은 제안된 궤도 추진제 저장소의 연료 옵션 중 하나로 물을 포함할 계획을 발표했으며, NASA의 TALOS 프로젝트는 심우주 견인선을 위한 물 기반 “드롭 탱크”를 고려하고 있습니다. 이는 앞으로 수년 내에 물이 우주 물류 체인의 일부가 될 것임을 반영합니다.

2025 – 예정 및 진행 중: 흥미로운 임무들이 예정되어 있습니다:

Pale Blue D-Orbit 비행: 최초의 수이온 추력기(PBI)가 2025년 중반과 후반에 D-Orbit의 Ion Satellite Carrier에서 비행 테스트를 진행할 예정입니다 payloadspace.com. 이 테스트는 고효율 추력을 측정하고, 제논이나 크립톤 대신 물을 사용하는 상업용 이온 유닛의 길을 열 것입니다.
JAXA RAISE-4 실험: 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 2025년 RAISE-4 기술 시연 위성을 발사할 계획이며, 이 위성에는 Pale Blue의 최신 추진 시스템(아마도 개선된 PBI)이 탑재되어 저지구 궤도에서 테스트될 예정입니다 blog.satsearch.co.
Momentus 상용화: Momentus는 순수 테스트에서 실제 운용 임무로 전환하여 고객 탑재체 운송 서비스를 제공할 계획입니다. 2025년까지는 라이드셰어 드롭오프 궤도에서 원하는 고궤도로 소형 위성을 옮기는 등, 오직 수추진만을 사용한 궤도 상승 서비스를 시작하는 것이 목표입니다. 이는 실제 임무에서 수추력기의 경제적 타당성을 가늠하는 시금석이 될 것입니다.
ESA 수추진 엔진 시연: 유럽에서는 Spectrum Monitoring Satellite (ESMS) 임무(2026년 예정)를 위한 최종 준비가 시작되며, 2025년까지 수추진 시스템이 통합되어 지상 테스트를 진행할 예정입니다 ariane.group. 모든 것이 순조롭게 진행된다면, 이 임무는 수추진을 주 추진력으로 사용하는 최초의 대형 상업 위성이 될 것입니다(단순 시연 유닛이 아님).

이 타임라인은 몇 년 전 단발성 실험에서 오늘날 여러 우주선이 물에 의존하고, 앞으로 더 많은 임무가 준비되고 있음을 보여줍니다. 각 성공은 신뢰와 실적을 쌓아 더 많은 사용자를 끌어들입니다. 2020년대 중반에는 수추진이 실험 단계를 벗어나 임무 설계자의 도구 상자에 들어가고 있습니다.

2023년, 팔레 블루의 물 기반 레지스토젯 추력을 사용해 궤도를 조정한 소형 위성(소니의 EYE 큐브샛)의 아티스트 렌더링 phys.org phys.org. 이 실증은 일본 스타트업이 우주에서 물 추진을 최초로 사용한 사례였으며, 위성의 궤도 변화는 추력기의 성능을 입증했다.

결론: H₂O가 이끄는 새로운 시대

물 추진 위성 엔진은 더 이상 미래의 개념이 아닙니다. 이미 존재하며, 미션 하나하나를 통해 그 가능성을 입증하고 있습니다. 불과 몇 년 만에, 작은 큐브샛을 미세하게 움직이던 첫 수증기 분사에서, 물을 이용해 궤도를 바꾸고 복잡한 임무를 수행하는 완전 기동 우주선까지 발전했습니다. 궁극의 우주 추진제로서 물의 매력은 그 우아한 단순함에 있습니다. ESA의 기술 보고서에서도 언급했듯, 물은 “아직 충분히 활용되지 않은 자원 – 다루기 안전하고 친환경적”이며, 동시에 “전기분해 시 두 가지 매우 가연성 추진제를 포함”하고 있어, 사실상 온순한 형태에 로켓 연료의 힘을 담고 있습니다 esa.int. 이 이중성 – 액체로는 저장이 쉽고, 기체로는 에너지가 강한 – 덕분에 물은 독특한 강점을 가집니다.

우리는 물 추진이 실용화되는 여러 요인의 융합을 목격하고 있습니다. 더 나은 소형 전기 펌프와 히터, 이를 구동할 고효율 태양광 패널, 증기나 플라즈마에 최적화된 3D 프린팅 추력기, 저비용 추진이 필요한 소형 위성 수요의 폭발적 증가 등이 그것입니다. (제한된 추력, 전력 요구 등) 도전 과제들은 혁신적 엔지니어링으로 해결되고 있으며, 성공 사례도 쌓이고 있습니다. 중요한 점은, 물 추진이 우주에서의 지속 가능성이라는 더 큰 흐름과 맞닿아 있다는 것입니다. 독성 화학물질을 줄이고, 연료 재보급을 통한 위성 수명 연장, 심지어 외계 자원 활용까지 가능하게 합니다. 물을 단순한 생명 유지 소비재에서 우주 인프라의 다목적 이동성 촉진제로 바꿔놓는 셈입니다.

대중의 상상 속에서 “로켓 연료”는 항상 이국적이거나 위험한 것이었습니다. 물 – 우리가 마시고 씻는 바로 그 물이 – 위성을 지구 궤도나 그 너머로 보낼 수 있다는 생각은 매우 매혹적입니다. 이는 우주 진출의 진입 장벽을 낮춥니다(특수 연료가 아니라 창의력만 있으면 됨). 또한 우주선이 달의 얼음 광산이나 소행성 저장소에 들러 연료를 채우는 미래상을 떠올리게 합니다. 기술은 아직 진화 중이지만, 그 발전 속도를 보면 물 추진 엔진이 자동차의 배터리 모터만큼 위성에서 흔해질 날이 머지않아 보입니다. 한 업계 임원이 농담 삼아 말했듯, “그냥 물만 부으면 된다”는 말이 우주 여행의 미래에도 적용될지 모릅니다.

결론적으로, 물을 이용한 위성 추진은 더 안전하고, 더 깨끗하며, 궁극적으로 더 확장성 있는 우주 활동을 향한 패러다임의 전환을 의미합니다. 작은 큐브샛부터 잠재적인 행성 간 탐사선까지, H₂O라는 겸손한 분자가 우리를 더 멀리 데려갈 수 있는 적임자임을 증명하고 있습니다. 추진력(의도치 않은 말장난 포함)이 계속해서 쌓여가고 있으니, 다음과 같은 헤드라인을 보게 되어도 놀라지 마세요: “물을 연료로 한 우주선, 달에 도착하다 – 그리고 계속 나아가다.” 물 로켓의 시대가 열렸으며, 이는 차세대 우주 탐사를 위한 무한한 가능성을 품고 있습니다 spinoff.nasa.gov, spaceref.com.

Refuelling a Satellite in Orbit using a Crewed Tanker | SpaceFlight Simulator