미래 우주 기반 경제

경제를 위로 성장시키기

With more tests of SpaceX’s Starship ongoing, it seems that the old science fiction dream of space colonization is becoming more realistic by the day. Elon Musk is even envisioning a first mission to Mars at the end of this decade, with full-fledged colonies in the next 20-30 years.

이와 동시에 중국과 NASA가 영구적인 달 기지를 구축하려는 큰 계획을 가지고 있는 배경도 있습니다 (The Artemis missions), 그리고 EU, 인도, 러시아가 새로운 우주 정거장을 논의하고 있으며, 중국의 정거장은 빠르게 성장하고 있습니다.

현재로서는 우주 기술과 탐사가 주로 과학 연구, 국가 위신, 그리고 Elon Musk와 Jeff Bezos와 같은 억만장자들의 야망에 의해 추진되고 있습니다.

하지만 장기적으로 지속 가능한 우주 식민화 노력은 경제적으로 타당해야 합니다. 역사적으로 유럽의 아메리카 대륙 진출과 같은 식민 사업은 커피, 카카오, 설탕과 같은 현지 제품의 높은 가치 덕분에 가능했습니다.

마찬가지로 충분히 규모가 큰 우주 인프라와 식민지를 건설하려면 국가, 기업, 개인이 투자한 자본에 대한 확실한 수익이 필요합니다. 이는 또한 사람들을 무공기, 방사능, 전반적으로 매우 적대적인 환경에 위험을 감수하도록 설득하는 데도 필요합니다.

경제적 제약

중력 및 발사 비용

The core economic fact of any space-based economy is that getting things into orbit is expensive… Very expensive.

지구의 중력 우물을 극복하려면 막대한 에너지와 매우 고도화된 기계가 필요합니다. 이는 특히 사람이나 장비를 정지궤도(GEO) 혹은 달, 심우주까지 보내는 경우에 해당됩니다.

현재 이러한 기계는 로켓 형태로만 존재하며, 재사용 로켓은 최근 SpaceX 덕분에 가능해졌습니다. 로켓 이외의 다른 발사 시스템이 장기적으로 이 방정식을 바꿀 수 있겠지만(아래에서 자세히 다룸), 이는 앞으로 수십 년간 핵심 제약이 될 것입니다.

SpaceX의 재사용 로켓 덕분에 이 제약은 다소 완화되어, 미국이 최근 몇 년간 궤도 발사의 주도적인 힘이 되었습니다.

출처: Our World In Data

이러한 최근 성공에도 불구하고, 우주에 올리는 어떠한 것이라도 킬로그램당 수천 달러의 추가 비용이 발생하며, 가상의 SpaceX Starship 전면 운용 시 최소 +$100/kg 정도가 예상됩니다.

이는 첨단 컴퓨터 칩이나 귀중한 재료, 기술을 우주로 보내는 데는 큰 영향을 주지 않지만, 식량이나 강철과 같은 무겁고 단순한 물질에는 매우 높은 가격표를 붙입니다.

이 핵심 사실의 또 다른 결과는, 일단 궤도나 심우주에 도달하면 가능한 한 그곳에 머물고 싶어진다는 점입니다.

따라서 수년‑수십 년에 걸친 임무와 전면적인 재활용이 우주 기반 경제의 일상이 될 것입니다.

기술 비용 및 환경

Another key factor in space equipment is that it has to operate in a very hostile environment. Extreme cold and hot temperatures, total vacuum, micrometeorites, solar wind, radiations, all of these conditions put extra requirements and stress on materials. Any small failure can cascade into a catastrophe very quickly in such conditions.

따라서 모든 장비와 기계는 일반보다 더 견고해야 하며, 거의 완벽에 가깝고, 많은 중복성을 가져야 합니다.

All of this will cost money.

즉, 우주에서 무언가를 수행하려면 지구에서 하는 것보다 더 설득력 있는 이유가 필요합니다. 그렇지 않으면 경제성이 맞지 않습니다.

생명 유지 시스템

Lastly, while likely to rely heavily on automation, the need for precision, intelligence, and reactivity will mean that humans will need to operate and maintain a large part of the space economy.

하지만 무거운 물품, 예를 들어 식량을 궤도로 올리는 데는 과도한 비용이 듭니다. 밀가루 1kg은 갑자기 +$1,000, 물 1리터도 같은 비용이 들며, 심지어 공기조차도 귀해집니다.

특정 수 이상의 우주비행사가 궤도에 있을 경우, 지속 가능성을 확보하려면 현장에서 99%의 식량을 생산하고, 씨앗, 비타민, 미네랄 알약 정도만 지구에서 공급받는 것이 유일한 방법입니다.

수익성 높은 분야

Overall, producing anything, maintaining it, and even simply surviving in space is expensive. And will be so in the foreseeable future.

지속 가능한 우주 기반 경제는 비용을 충당하기 위해 많은 수익을 창출해야 합니다. 매력적인 급여를 지급하고, 발사 비용과 내구성 있는 장비 비용을 감당하려면 고수익 활동에 참여해야 합니다.

그리고 우주에서 이루어지는 모든 것이 더 비싸기 때문에, 대부분의 지구 기반 산업과는 경쟁력이 없습니다.

그럼에도 불구하고, 우주에서 몇몇 활동은 빠르게 엄청난 수익을 낼 수 있습니다.

관광

Experiencing weightlessness or seeing the Earth from orbit are unique experiences that only a privileged few hundred humans have ever had. This makes them inherently attractive, both for science enthusiasts and the bored rich looking for new experiences.

추후에는 달에 머무르거나, 21.9km(13.6mi 또는 72,000ft) 높이의 화성 화산을 7km 절벽과 함께 등반하거나, 토성의 고리를 가까이서 보는 등 더욱 독특한 경험이 열릴 수 있습니다.

전 세계 관광 산업 규모는 최소 $7.7조로 추정됩니다. 보다 좁은 범위이면서 우주 관광과 직접 연관된 럭셔리 관광은 $1.9조로 추정됩니다.

이 시장의 1%만이라도 우주 관광에 쓰인다면 $19억 규모가 됩니다. Falcon Heavy 1회 발사 비용이 $90M(Starship은 더 낮음)인 점을 고려하면, 관광만으로도 연간 수백 차례의 발사를 재정적으로 지원할 수 있습니다.

초기에는 이 분야가 매우 활발히 움직일 가능성이 높습니다.

다른 분야가 성장하고 새로움이 식으면 뒤처질 수도 있습니다. 올림푸스 산을 최초로 등반하는 것은 무가치하지만, 3,489번째 등반자는 그다지 흥미롭지 않을 수도 있습니다. 이는 $30,000~$200,000를 들여 위험한 에베레스트 등반을 하는 사람들을 막지 못합니다.

이전 기사 “The Future Martian Economy”에서 논의했듯이, 관광은 지구 근처에서 시작될 수 있지만 초기 화성 식민지의 주요 “수출” 산업이 될 수 있습니다.

준궤도 고속 비행

Traveling through the atmosphere is limited by the friction of air slowing and heating airplanes. This is a key reason why commercial supersonic passenger transportation never really took off.

하지만 대기권을 벗어나면 마하 10~20 속도는 문제가 되지 않습니다. 이 경우 런던에서 시드니까지 1~2시간 이내에 도달할 수 있습니다.

같은 속도는 군사적으로도 큰 관심을 끌고 있으며, SpaceX가 펜타곤으로부터 초고속 군사 장비·인력 이동을 위한 개발을 의뢰받은 것으로 알려졌습니다.

“지구 어느 곳이든 C‑17 화물량을 1시간 이내에 이동시킬 수 있다고 생각해 보세요. 화물·인력 이동 속도와 연관된 그 속도를 생각해 보세요.”

General Stephen Lyons – former commander of USTRANSCOM

우주 통신

Hardly in the realm of speculation, this is already a reality with SpaceX’s Starlink satellite-based Internet network with high speed and low latency.

Starlink는 이미 300만 명의 구독자를 보유하고 있으며, $6.6B의 매출을 올릴 것으로 추정됩니다.

다른 기업과 국가들도 자체 저궤도 인터넷 별자리 구축을 모색하고 있습니다. 러시아, 중국, 아마존, OneWeb 등 포함

Starlink는 궤도 위 모든 위성의 60%를 차지하는 최초의 대규모 우주 인프라 프로젝트입니다.

출처: Reddit

정부 프로젝트

As mentioned before, this can not form the base of a self-sustaining space economy. Nevertheless, questions of national prestige, national security, as well as budget for fundamental research will be a big source of income for early space companies.

예를 들어, 달 뒷면에 라디오 망원경을 건설하려는 국제적 노력만으로도 수년간 달 경제를 보조할 수 있습니다.

출처: NASA

또 다른 유사 분야는 방위 산업입니다. 예를 들어, SpaceX는 군사용 Starlink 버전인 Starshield를 개발 중인 것으로 알려졌습니다.

우주 에너지

After telecom and tourism, another absolutely massive segment of the global economy is energy generation.

우리 문명의 에너지 수요는 재생에너지와 원자력의 혼합을 통해 탄소‑프리 방식으로 충당될 수 있습니다. 이는 “Our Future Energy Mix”에서 논의되었습니다.

하지만 대안 혹은 보완 옵션으로 궤도 혹은 달에서 햇빛을 수집해 지구로 전송하는 방안이 있습니다. 이는 2035년 이후가 되어야 규모를 이룰 가능성이 있습니다.

만약 경쟁력 있는 에너지 생산 솔루션으로 입증된다면, 이는 우주 기반 경제의 핵심 산업이 될 것이며, 전력 생산, 전력 판매, 유지·보수·재활용 서비스가 신생 우주 식민지의 주요 수익원이 될 것입니다.

출처: Space Solar

우리는 “Space-Based Energy Solutions For Endless Clean Energy”에서 이 기술이 어떻게 작동하는지, 어떤 요소가 성공을 좌우할지 자세히 논의했습니다.

소행성 채굴

Overall, doing things in space, especially with no or low gravity, might be rather complicated.

무중력 환경에서는 액체가 제자리에 머물지 못하고, 먼지와 가루가 문제를 일으키며, 화재는 평소보다 훨씬 위험합니다. 이러한 조건에서 제조는 어려울 수 있습니다.

하지만 무게가 전혀 없는 것이 큰 이점이 되는 산업이 하나 있습니다: 수천 톤의 암석을 이동시켜 귀중한 광물을 추출하는 일.

지구에서 광물 채굴 비용의 큰 부분은 암석을 파고, 이동하고, 분쇄하는 데 드는 어려움에 기인합니다. 또한 대부분의 금속은 지구 깊은 곳에 매장돼 있어 지질 활동을 통해 표면으로 돌아오는 비율이 매우 낮습니다.

소행성은 이와 다릅니다. 많은 소행성은 금속이 풍부한데, 실제로 우리 태양계의 소행성대는 약 8%가 금속‑풍부(M‑type) 소행성입니다. 전체 소행성대의 질량이 2.4 퀸틸리언 톤에 달하므로, 엄청난 양의 금속이 존재합니다.

출처: ESA

지구에서는 금이나 백금을 얻기 위해 2~4km 깊이까지 파야 합니다. 하지만 16 Psyche는 200km 규모의 금속 덩어리로, 현재 가격 기준으로 $10‑700 퀸틸리언 가치를 지닙니다.

따라서 이 활동이 우주 기반 경제 전체를 능가할 수 있다는 점은 명백합니다.

현지 활용

Another source of profit for asteroid mining will be to provide more basic resources to space operations.

물, 철, 실리콘, 리튬, 니켈 등을 궤도로 운반하는 것은 무게가 무겁기 때문에 비용이 많이 듭니다. 대신 소형 혜성이나 소행성을 활용해 이러한 자원을 우주 공장과 식민지에 공급한다면 지구 수입보다 훨씬 경쟁력이 있습니다.

우주 제조 (Jeff Bezos’ vision)

While Elon Musk is laser‑focused on Martian colonies, the other billionaire in the space race, Jeff Bezos is instead dreaming of a trillion people living in gigantic space stations also known as O’Neil cylinders.

이 시나리오에서는 우주 기반 경제가 점차 수십억 인구를 수용할 수 있는 인공 미니 행성을 구축하고, 지구 생물권에서 멀리 떨어진 궤도에 무거운 산업을 옮겨갑니다.

출처: Blue Origin

이것이 최종 목표일 수는 있지만, 우리 생애 안에 실현될 가능성은 낮습니다. 이는 몇 가지 이유 때문입니다.

소행성 채굴이 대규모 산업이 되지 않는 한, O’Neil 실린더를 위한 기술과 원자재는 손에 넣기 어렵습니다.

또한 O’Neil 실린더가 현실이 되지 않는 한, 우주에서의 대량 제조는 우주선, 위성, 지원 인프라 외에는 경쟁력이 없을 것입니다.

물론, 더 엄격한 환경 규제가 도입된다면 상황이 바뀔 수도 있습니다. 하지만 탄소세가 전 세계적으로 적용될 전망이 없으므로, 산업 활동에 대한 추가 제약이 곧 나타날 가능성은 낮습니다.

Some manufacturing might benefit from being done in space; notably, the production of better optic fibers, or some pharmaceuticals & chemicals might benefit from microgravity conditions. However, heavy industry is likely to stay off Earth for the moment.

컴퓨테이션 & 지식 경제

Sending physical products up and down gravity well is a sure way to increase their price. So, it is unlikely we will ever see the kind of intense globalization of supply chains as is the case with sea trade happening with space travel this century.

하지만 이러한 제약은 데이터 전송에는 적용되지 않으며, 특히 지구 궤도나 달과 같은 가까운 위치 간에는 더욱 그렇습니다. 우주는 또한 매우 차가운 환경을 제공해 냉각을 용이하게 합니다.

이는 에너지 집약적인 컴퓨팅 작업을 수행하기에 완벽한 장소가 될 수 있습니다. AI, 양자 컴퓨팅, 가상 현실이 경제의 핵심이 되는 현시점에서, 우주 기반 컴퓨팅이 식민지의 새로운 수익원이 될 가능성이 높습니다.

마찬가지로 과학자, 작가, 기타 데이터 중심 직업군은 물리적 제품을 거래하는 제약 없이 서비스를 쉽게 수출할 수 있습니다.

메가프로젝트

A lot of the space-based industry is expected to rely on quick profits from selling energy, precious metals, and maybe high-tech products and computation to Earth.

하지만 전적으로 새로운 부동산(행성) 자체가 목표가 될 수도 있습니다. 특히 국가나 문화권 간 경쟁이 격화되면, 이는 경제적 합리성보다 민족주의에 의해 움직일 가능성이 있습니다. 이는 아메리카 대륙 식민화나 “아프리카 쟁탈전”과 유사한 양상을 보일 수 있습니다.

이 경우, 궤도 도달 비용을 크게 낮추는 몇몇 메가프로젝트가 주요 초점이 될 것입니다.

그 중 하나는 우주 엘리베이터 건설입니다. 이 개념은 궤도 도달 비용을 거의 무시할 수준으로 낮추며, Jeff Bezos의 “우주에 1조 명” 비전을 실현하는 데 필수적일 수 있습니다.

출처: JHU Engineering

성숙한 우주 기반 경제 개요

지구 궤도

In low-Earth orbit, an ultra-dense network of hundreds of thousands of satellites provides high-speed Internet everywhere, as well as instantaneous satellite imagery.

우주 관광은 이제 부유한 사람들에게 흔한 레저 활동이 되었으며, 대륙 간 여행도 1시간 이내에 가능해졌습니다. 우리는 심지어 초부유층 개인이나 대기업이 자체 사설 로켓을 구매하기 시작하는 모습을 볼 수도 있습니다, 왜냐하면 Starship의 <$100M 가격표가 슈퍼요트와 대형 사설 제트기의 가격대와 비슷하기 때문입니다.

Further out into geostationary orbits, a network of power satellites beam back power down to Earth. A series of facilities for the maintenance and recycling of these systems operate nearby.

달

The first Eurasian and Western Moon bases have sprawled out into a full industrial complex.

태양광 전력 위성의 생산은 이제 대부분 여기서 이루어집니다. 이는 지구 중력의 1/6 수준과 대기가 없어 발사 비용이 크게 낮아지기 때문입니다. 혹은 달 표면 자체에서 대부분의 우주 기반 전력 생산을 수행하고 이를 지구로 전송하기도 합니다.

몇몇 초고급 개인 리조트가 비교적 소박한 산업 시설을 보완하고 있습니다.

출처: ICON

화성 & 소행성대

화성

The massive distance and associated costs force much rougher conditions than in the Earth’s vicinity.

그럼에도 불구하고, 야심찬 식민자들은 이 행성을 새로운 고향으로 삼는 데 주저하지 않습니다. 현지 경제는 여전히 수입에 의존하고 있으며, 현지 제조업체들은 지속적으로 현지 공급망을 구축하려 노력하고 있습니다.

이 행성은 또한 소행성 채굴 스테이션과 인근 소행성대에서 일하는 선박들에게 연료 보급, 수리, 식량 재공급의 중심 허브 역할을 합니다.

현지 주민들은 행성 테라포밍을 꿈꾸며, “우주를 푸르게 만들기” 프로젝트가 신흥 화성 문화의 핵심 가치가 되고 있습니다. 이는 점차 화성을 생명공학의 허브로 만들며, 인간에게 유전공학을 적용해 식민화 속도를 높이는 윤리적 논의를 촉발하고 있습니다.

출처: Mind Matters

소행성대

The asteroid belt has turned into a giant resource-extraction site similar to the Australian outback, Russian Arctic, or offshore oil rigs.

이는 지구의 원자재 수요, 특히 백금군 금속, 금, 은, 구리 등에 대한 무한한 공급을 지속적으로 제공하고 있습니다. 이들 금속은 새로운 풍부함 때문에 가격이 급락했습니다.

궤도 산업에 원자재를 제공하는 것이 또 다른 주요 활동입니다.

이는 결국 지구 경제의 대규모 전기화와 탈탄소화, 플라스틱을 3D 프린팅 금속 부품으로 대체하는 데 기여했습니다.

출처: Mining.com

기타 위치

Further colonies are developing or being planned, but their economic viability is hindered by the even harsher conditions and greater distances.

This could include:

• Floating Venusian cities.
• Colonization of the dozens of Jupiter’s and Saturn’s moons.
• Beginning of mining effort on Mercury.
• Colonization of the outer rim of the solar system.

출처: IFLScience

우주 기반 경제 슈퍼차저

This overview of the space-based economy is mostly based on known technologies and concepts, with no significant scientific breakthrough required. This is mostly a question of access to capital, developing the engineering solutions, and implementing them.

However, a few key technologies currently in development could revolutionize the prospect of making humankind a space-faring species.

대량 구동기 및 기타 발사 시스템

Rockets rely on expelling very hot gases to propel themselves quickly enough against Earth’s gravity. This is a process that is inherently not very efficient and which also puts a lot of stress on the materials involved. This is why rockets are so expensive and why reusability has only recently been achieved.

Another constraint is that rockets need to be very light to manage to lift themselves.

Alternatively, fixed infrastructures catapulting spaceships into orbit could be a lot sturdier and more powerful, at least in theory. It is cheaper, as they do not have to be ultralight and get their power from a nearby electric grid instead of having to transport it in the spaceship itself in the form of fuel.

This is the concept of a mass driver/railgun/space catapult, essentially a maglev train going so fast it can hurl a spaceship in orbit at escape velocity.

China is already looking at developing such technology, so it might be closer than we expect. If successful, it could reduce by another 10x the orbital launch price already much lowered by SpaceX.

Other possible launch infrastructures, like space hooks, space elevators, or orbital rings could equally be game changers in making reaching the orbit no more expensive than traveling between continents on Earth.

출처: Isaac Arthur

핵융합

Abundant energy would make everything cheaper, especially high-resistance materials and fuel. So, a technology like nuclear fusion would indirectly and radically reduce the cost of reaching orbit.

This would also provide unlimited energy to asteroid mining operations and space colonies.

In addition, a functional nuclear fusion reactor could propel ships and reduce travel time between Earth and Mars from months to mere days. It would also bring even the farthest parts of the solar system within reach.

AI

Advanced AI could replace most of the human interventions currently required to operate spaceships. The further a space mission goes, the longer the transmission lag becomes, making on-site decision‑making a must. Especially when meeting unexpected situations.

Humans require air, water, food, radiation protection, living space, and even entertainment. Advanced AI might allow for superior automation and drastically reduce the costs of asteroid mining and deep space missions while removing or strongly reducing the crew requirements.

Of course, solid safeguards to keep the AI under control might be required…

출처: Space.com

우주를 정복하는 기업들

1. Rocket Lab

Rocket Lab은 재사용 로켓 시장에서 가장 진지한 경쟁자 중 하나입니다. 이 회사는 처음에 소형 로켓에 집중했으며, 320kg 페이로드를 운반할 수 있는 Electron 발사 시스템을 보유하고 있습니다. 현재는 부분 재사용 로켓으로 전환 중이며, 지금까지 Electron은 44번의 발사로 177개의 위성을 배치했습니다.

향후 Rocket Lab은 Falcon 9과 비교 가능한 중형 재사용 로켓인 Neutron을 개발하고 있습니다(LEO에 8,000kg, 완전 재사용 모드, 화성·금성에 1,500kg). Neutron은 메탄 연소 엔진(Starship과 유사)으로 구동될 예정이며, 차세대 로켓의 트렌드가 될 것으로 보입니다.

이 회사는 완전 수직 통합된 위성 제조 프로세스로 비용과 설계 속도를 최적화하는 점이 특징입니다.

그 결과 NASA와 미국 정부와의 다수 계약을 체결했으며, 여기에는 $515M 군사 위성 계약과 Globalstar를 위한 $143M 민간 계약이 포함됩니다.

Rocket Lab은 또한 2022년 SolAero Technologies 인수 이후 위성을 위한 태양 전지판의 주요 제조업체이며, 1,000개 이상의 위성이 이 전지판으로 구동되고, 총 4MW 규모의 태양 전지 셀을 생산했습니다.

현재는 외부 공급업체에 의존하고 있지만, 전략적 인수 시리즈를 통해 위성 설계·제조에서 이미 달성한 수직 통합을 발사 시스템에도 적용하려 하고 있습니다.

또한 Rocket Lab은 LEO 통신 별자리 구축을 통해 지속적인 수익을 창출할 가능성을 모색하고 있습니다. Varda Space Industries와의 협력을 통해 우주 내 제조와 궤도 파편 검사에도 참여하고 있습니다.

SpaceX가 Elon Musk의 비즈니스 감각으로 기술을 처음부터 개발한 반면, Rocket Lab은 R&D와 인수를 결합해 필요한 기술을 수직 통합했습니다. 이는 위성 제조에서 큰 성공을 거두었으며, 현재 재사용 로켓에도 동일한 전략을 적용하려 하고 있습니다.

위성 생산 및 Electron 성공에서 발생하는 현금 흐름을 고려할 때, Rocket Lab은 SpaceX의 선행 우위를 따라잡을 유력한 후보입니다.

이 기업에 투자하고자 한다면, 해당 지역의 주요 증권사(예: 미국, 영국, 캐나다, 호주)를 확인하거나 10 Best Investing Apps 기사를 참고하시기 바랍니다.

2. Solar Foods

This company is looking to “produce food out of thin air”. It raised €8 Million at the end of 2023 to pursue this goal. Currently it is a private company that might not be available to most investors.

The concept is to use electricity to break water into oxygen and hydrogen and use the hydrogen, as well as atmospheric CO2 and mineral nutrients, to feed microorganisms that will produce a dry powder made of 70% protein.

Commercialized under the brand Solein, this protein source containing all 9 essential amino acids can be incorporated into other ingredients to make a very dense nutrition source.

The company is explicitly targeting the space exploration market. Still, it also envisions that in the long term, it could revolutionize food production on Earth as well, as it offers a protein source that converts energy into protein very efficiently.

“We feed the microbe like you would feed a plant, but instead of watering and fertilizing it, we use mere air and electricity. With our current process, this is 20x more efficient than photosynthesis (and 200 times more than meat).”

Solar Foods received the first novel food regulatory approval for Solein from the Singapore Food Agency (SFA) in September 2022.