D-2 day, 경험을 통해 강해진 누리호의 두 번째 도전

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D-2 day, 경험을 통해 강해진 누리호의 두 번째 도전
[누리호 소식알림] 하루 발사 연기한 누리호, 16일 하늘로 오른다

2022.06.14 09:00 김미경 리포터

이틀 뒤인 16일, 누리호는 다시 한번 발사대에 오른다. ©한국항공우주연구원

본래 15일 오후 4시경으로 예정되어있던 누리호의 2차 발사가 기상 요인으로 인해 하루 뒤인 16일로 연기되었다. 누리호의 두 번째 도전은 지난 2021년 10월 1차 발사 시도를 통해 얻은 성과와 데이터를 기반으로 더욱 보강되어 기대를 모으고 있다.

마지막까지 신중을, 누리호 발사가 하루 연기된 이유는?

한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ, Korea Space Launch Vehicle)는 아파트 17층에 달하는 47m 높이와 200톤 무게를 갖춘 대형 3단 로켓이다. 2010년 한국형 발사체 개발계획이 시동된 이후 12년간 많은 연구자와 기술인, 기업이 땀 흘려 빚어낸 결실이다. 이번 발사에 성공한다면 한국은 미국, 러시아, EU, 중국, 일본, 인도에 이어 ‘독자적으로 1톤 이상의 실용 위성을 우주로 쏘아 올릴 수 있는’ 우주 강국에 7번째로 이름을 올린다.

누리호는 한국형 발사체 개발 계획 12년간의 결실이다. ©한국항공우주연구원

로켓을 발사하기 위해서는 많은 여건이 고려되어야 한다. 우선적으론 우주궤도를 돌고 있는 우주물체와 충돌 가능성을 배제하기 위해 발사시기와 시간을 정한다. 또한 우주 물체에 영향을 주는 태양흑점 폭발이나 태양입자 유입 등의 태양활동 및 우주환경도 고려해야 한다. 낙뢰와 우천 등의 여부도 중요한 요소인데, 이번 누리호 2차 발사 연기는 바로 이 기상요소를 고려해 결정한 것이다.

8개월을 기다린 누리호의 2차 도전은 본디 15일(수) 오후 4시경으로 예정되어 있었다. 그러나 발사 예정 주간에 비 예보가 있어 날씨가 마지막까지 변수였다. 한국항공우주연구원은 예정대로 14일에 누리호를 발사대로 이송할지 여부를 13일 오후 5시 30분 비행시험위원회를 열어 결정할 예정이었으나, 13일 저녁에도 발사지인 전남 고흥에는 여전히 비바람이 불었다.

유동적인 기상상황 속에서 결정을 다음날인 금일(14일) 오전으로 미루었고, 오전 6시에 열린 비행시험위원회는 누리호의 이송을 15일로, 발사를 16일로 하루씩 연기했다. 고흥 나로우주센터 조립동에서 발사대까지의 경로는 1.8 km로 비탈길인데, 이송 과정에서 누리호를 눕힌 채로 1시간에 걸쳐 매우 천천히(시속 1.5 km) 움직이기 때문에 비로 노면이 젖으면 이송 차량이 비탈길을 못 올라가고 미끄러질 위험이 있다.

또한 누리호의 이송이 무사히 끝나도 누리호를 전원 및 추진체 공급 타워(엄비리칼 타워, Umbilical Tower)에 고정시키려면 작업자가 높은 곳에서 오랜 시간 작업을 해야 한다. 14일 고흥 지역에 비뿐만 아니라 강풍까지 예보되어 발사 및 개발참여자들의 안전을 위해 부득이하게 연기하게 된 것이다. 누리호의 이송은 15일 오전 7시 20분부터 8시 30분까지 이루어질 예정이다.

누리호 1차 발사, 한국의 기술력을 확인하다

16일 있을 누리호 2차 발사 과정 모식도로 로켓 발사의 주요 과정을 보여준다. 1차 발사 때에도 발사의 전 과정을 성공적으로 이행했다. ©한국항공우주연구원

지난 10월 누리호의 1차 발사 시도는 대부분 요소에서 성공적이었다. 국내 독자개발 발사체의 첫 비행시험임에도 불구하고 1단 엔진 연소 및 1단 분리, 페어링 분리, 2단 엔진 점화 및 연소, 2단 분리, 3단 엔진 점화 및 연소, 위성모사체 분리까지 주요 발사 단계의 전 과정을 모두 이행함으로써 한국이 핵심기술을 확보했음을 확인시켜주었다.

당시 과학기술정보통신부의 임혜숙 전(前) 장관 역시 “실패란 성공하지 못한 것이 아니라 아무것도 시도하지 않은 것”이라며 “3단부 연소시간을 제외한 모든 단계를 성공적으로 검증한 것은 우리 연구자와 기업이 흘린 12년간의 땀의 산물로 칭찬받아야 할 성과”라 말했다.

누리호 발사를 위해 개발한 75톤급 엔진의 모습이다. 지난 누리호 발사를 통해 한국의 액체엔진 기술력을 검증할 수 있었다. ©한국항공우주연구원

특히 액체엔진의 성능을 확인한 것이 큰 성과였다. 우주발사체 액체엔진은 극한 기술의 결정체로, 엔진이라는 한정된 공간 안에서 –183℃부터 3,000℃까지 치솟는 극한의 온도차와 압력 속에서 폭발성 높은 유체를 안정적으로 제어해야 한다. 또한 1초도 채 되지 않는 극히 짧은 시간 내에 여러 밸브와 부품들이 정해진 순서대로 정밀한 타이밍에 정확히 작동해야만 한다.

전 세계에서 7번째로 75톤급 이상 액체엔진을 개발한 국가로서, 누리호 1단부 비행이 정상적으로 진행된 것은 무척 고무적이었다. 75톤급 엔진 4기를 클러스터링 함으로써 300톤급 추력을 내는 핵심기술이 1단부에 잘 작용했음을 확인할 수 있었고, 성공적 분리와 점화 또한 소기의 성과였다. 누리호 1차 발사는 국내에 상당한 수준의 발사체 기술력이 축적되었음을 보여주었다.

지난 경험을 통해 더 강해진 누리호

다만 3단에 장착된 7톤급 액체엔진이 목표한 521초 연소에서 ‘46초’ 모자란 475초에 연소 종료된 것이 아쉬운 점이었다. 누리호의 목표는 1.5톤 인공위성은 대기권 600~800 km 사이의 궤도에 올려두는 것이다. 누리호 1차 발사에서 실은 위성모사체는 고도 700 km의 목표에는 도달했으나, 엔진의 조기 종료로 목표 속도인 초속 7.5 km에는 미치지 못하여 지구 저궤도에 안착하지는 못했다.

누리호 개발진은 성과에 기뻐할 틈도 없이 바로 원인 분석에 들어갔다. 발사 과정에서 급격히 바뀌는 환경으로 인해 헬륨탱크에서 헬륨이 누설된 것이 엔진이 46초 빨리 꺼진 원인으로 지목됐다. 이를 보완하기 위해 이번 2차 발사에서는 3단 산화제 탱크의 헬륨탱크 하부 고정 장치를 강화하고 맨홀 덮개를 보강함으로써, 계산된 하중보다 1.5배 더 견딜 수 있도록 튼튼하게 설계했다.

누리호 2차 발사의 특별한 점은 ‘우리 위성을 최초로 독자발사’한다는 점이다. 위성 모사체(더미)를 실어 발사했던 1차 발사와는 달리 이번에는 2년 수명의 실제 성능검증위성을 탑재해 발사한다. 국내 4개 대학(KAIST, 서울대, 연세대, 조선대) 학생들이 2년 동안 개발한 큐브위성 또한 함께 실려 지구관측과 미세먼지 모니터링 등의 임무를 수행할 예정이다.

누리호를 응원해주세요

16일 누리호 2차 발사 ‘직관’을 원하는 시민들이 많았으나, 아쉽게도 발사당일 우주발사전망대와 우주과학관을 포함해 나로우주센터 주변이 통제될 예정이다. 나로우주센터 인근 해상과 공역도 통제되며, 인근 드론비행촬영 역시 엄격히 금지된다. 대신 온라인 생중계를 통해 누리호의 발사를 지켜보고 응원할 수 있다. 과학기술정보통신부와 항공우주연구원에서 생중계를 진행할 예정이며, 국립과천과학관에서도 여수 해안가에서 망원경을 통한 누리호 발사장면 생중계를 진행한다.

국립과천과학관 강성주 박사는 “지난번 누리호 1차발사는 미완의 성공이었다”며 “순수 국내기술로 개발된 발사체인만큼 빠른 분석과 성능 보완이 가능했고, 1차 발사의 데이터를 바탕으로 준비한 이번 2차 발사는 그 어느 때보다 성공가능성이 높아보인다”고 말했다. 누리호의 정확한 발사 시간은 발사 당일 기상을 고려하여 확정될 예정이다. 누리호의 완전한 성공은 비행시간 15분과 임무시간 30분을 더해 발사로부터 45분 내로 확인할 수 있을 것이다.

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