NASA, 화성행 ‘전기 추진’ 첫 관문 넘었다…미국 우주전략이 엔진에서 바뀌고 있다

미국의 우주개발 경쟁이 다시 추진 기술로 향하고 있다. 달 착륙선과 대형 로켓, 민간 우주선에 집중됐던 시선이 이번에는 우주선이 심우주에서 얼마나 오래, 얼마나 효율적으로 움직일 수 있는지의 문제로 옮겨가는 흐름이다. NASA 제트추진연구소, JPL이 리튬 기반 자기플라즈마동역학 추진기 시험에 성공하면서 화성 유인 탐사를 향한 미국의 장기 전략도 한층 구체적인 기술 단계로 들어섰다.

NASA는 최근 JPL에서 리튬을 추진제로 쓰는 자기플라즈마동역학, MPD 전기 추진기 시제품을 시험했다고 밝혔다. 이 장치는 2026년 2월 JPL의 특수 진공 시설에서 시험됐으며, 향후 개발이 이어질 경우 원자력 전기추진 시스템의 일부로 화성 유인 임무에 활용될 수 있다. NASA는 이번 기술을 “화성 여행을 위한 강력한 리튬 추진기”로 소개했다.

이번 시험에서 특히 주목받는 수치는 120kW다. 우주전문매체 Space.com은 해당 추진기가 첫 시험에서 120kW 출력에 도달했으며, 이는 현재 NASA의 소행성 탐사선 ‘프시케’에 쓰이는 전기추진기보다 약 25배 강력한 수준이라고 전했다. 전기추진은 화학 로켓처럼 짧은 순간 큰 힘을 내는 방식이 아니라, 전자기장을 이용해 이온을 계속 가속하며 장시간에 걸쳐 속도를 쌓아가는 방식이다. 출발은 느리지만 연료 효율이 높아 장거리 우주비행에서 강점을 갖는다.

한국 독자에게 중요한 대목은 이것이 단순한 ‘신형 엔진 시험’이 아니라는 점이다. 미국은 화성 유인 탐사를 대형 발사체 하나로 해결하려 하지 않는다. 지구 저궤도와 달 궤도, 심우주 수송, 전력원, 추진체계를 각각 고도화하는 방식으로 전체 우주 물류망을 설계하고 있다. 이번 리튬 MPD 추진기 시험은 그중에서도 화성까지 사람과 화물을 보낼 때 필요한 장거리 수송 기술의 핵심 퍼즐에 가깝다.

기존 화학 추진은 발사 순간의 압도적인 힘이 장점이다. 지구 중력을 벗어나기 위해서는 여전히 대형 로켓이 필요하다. 하지만 지구를 벗어난 뒤 화성까지 긴 항로를 이동하는 단계에서는 이야기가 달라진다. 우주선의 질량을 줄이고, 더 적은 추진제로 더 긴 시간 가속할 수 있다면 임무 설계가 달라진다. 더 많은 화물을 싣거나, 귀환 여유를 확보하거나, 장기 체류에 필요한 장비를 추가할 수 있다. 전기추진 기술이 화성 탐사에서 반복적으로 거론되는 이유다.

NASA가 이번에 시험한 MPD 추진기는 리튬 금속 증기를 이용한다. 높은 전류와 자기장이 상호작용하면서 리튬 플라즈마를 가속하는 구조다. JPL은 금속 증기 추진기를 안전하게 시험하기 위해 특수 진공 시설을 활용했다. Phys.org는 이 기술이 1960년대부터 연구돼 왔지만, 아직 실제 운용 비행에는 쓰이지 않은 기술이라고 설명했다. 오랜 연구 주제가 최근 다시 부상한 것은 AI와 데이터센터만큼이나 우주에서도 전력·에너지 관리 능력이 산업 경쟁력으로 떠오르고 있기 때문이다.

이번 시험이 곧장 화성행 우주선 탑재를 의미하지는 않는다. 120kW는 중요한 성과지만, 화성 유인 수송을 위해서는 훨씬 더 큰 전력과 장시간 안정 운용 능력이 필요하다. Space.com은 NASA가 향후 메가와트급 출력 확장을 목표로 하고 있으며, 여러 추진기를 조합해 화성 임무에 적용하는 구상을 언급했다고 전했다. 실험실에서 짧게 점화하는 것과 실제 우주 공간에서 수개월 이상 안정적으로 운용하는 것은 전혀 다른 난도다.

이 기술이 원자력 전기추진과 연결된다는 점도 눈여겨봐야 한다. 태양광은 지구 근처나 화성 안쪽 궤도에서는 유용하지만, 대형 전기추진기를 계속 돌리기에는 한계가 있다. 심우주에서 높은 출력을 안정적으로 공급하려면 원자력 기반 전력원이 필요하다는 논의가 이어져 왔다. NASA 역시 이번 추진기를 장기적으로 원자력 전기추진 시스템과 연결될 수 있는 기술로 보고 있다. 우주 탐사의 경쟁축이 로켓 엔진만이 아니라 우주용 원자로, 전력변환장치, 고출력 추진기, 열관리 기술까지 확장되고 있는 셈이다.

미국의 이런 흐름은 한국 우주산업에도 시사점이 크다. 한국은 누리호와 차세대 발사체를 통해 독자 발사 역량을 키우고 있고, 달 착륙선과 위성 기술도 확장하고 있다. 그러나 우주 선진국 경쟁은 이미 “쏘아 올리는 능력”을 넘어 “우주에서 오래 움직이고 운용하는 능력”으로 이동하고 있다. 심우주 항법, 전기추진, 우주 원자력 전력원, 고효율 통신, 우주 환경에서의 반도체·소재 내구성 같은 분야가 장기 경쟁력을 좌우하게 된다.

특히 한국이 강점을 가진 반도체, 배터리, 전력전자, 소재, 열관리 기술은 이런 흐름과 직접 맞닿아 있다. 고출력 전기추진기는 단순한 우주공학 장치가 아니라 전력 제어, 플라즈마 물리, 고온 소재, 진공 환경 시험, 신뢰성 검증이 결합된 복합 시스템이다. 우주산업을 발사체와 위성 제작 중심으로만 바라보면 놓치기 쉬운 영역이다. 미국이 추진 기술 시험을 공개한 것은 화성 탐사라는 상징적 목표 뒤에 차세대 우주 인프라 시장을 선점하려는 계산이 깔려 있다고 볼 수 있다.

민간 우주기업의 성장도 이 흐름을 가속하고 있다. 발사 비용이 낮아지고 민간 우주선 운용 경험이 축적되면서, NASA는 모든 기술을 직접 소유하기보다 핵심 기술과 민간 생태계를 조합하는 방식으로 우주전략을 재편하고 있다. 대형 로켓은 민간 기업이 빠르게 발전시키고, NASA는 심우주 항법과 과학임무, 원자력 전력원, 차세대 추진 같은 고위험·장기 기술을 견인하는 구조다. 이번 MPD 추진기 시험은 그런 역할 분담 속에서 NASA가 여전히 미래 우주기술의 기준점을 만들고 있음을 보여준다.

한국이 이 흐름에서 얻어야 할 메시지는 분명하다. 우주 경쟁은 더 이상 발사 성공 횟수만으로 평가되지 않는다. 달과 화성, 소행성 탐사로 갈수록 임무의 성패는 추진제 효율, 전력 공급, 장비 수명, 데이터 처리, 극한환경 신뢰성에 달려 있다. 미국의 리튬 전기추진 시험은 화성행 우주선의 엔진 하나를 넘어, 우주 인프라의 주도권이 어디에서 형성되는지를 보여주는 신호다.

NASA의 이번 성과는 아직 출발점에 가깝다. 실험실의 120kW 추진기가 실제 화성 수송선의 심장이 되려면 출력 확장, 장시간 운전, 우주 방사선 환경, 열관리, 전력원 통합이라는 큰 장벽을 넘어야 한다. 그럼에도 미국이 이 기술을 공개적으로 부각한 것은 화성 유인 탐사가 더 이상 먼 미래의 선언이 아니라, 필요한 기술들을 하나씩 검증하는 공학의 단계로 들어서고 있다는 뜻이다. 한국 우주산업 역시 이 변화를 발사체 경쟁의 연장선이 아니라, 심우주 인프라 산업의 개막으로 읽어야 할 시점이다.