과학기술
[KOFAC 동향리포트] Vol.31-1 미 경제전문지 블룸버그 “한국, 자체 우주 발사체 개발 및 발사 국가로 거듭”
ⓒ게티이미지뱅크
[주요 동향]
현지 시간 오후 5시, 남해안 나로우주센터에서 발사된 누리호의 목표는 더미 인공위성을 지구 상공 약 700km 궤도에 올려놓는 것이었다. 총 3단 로켓으로 구성된 누리호의 제원은 길이 47.2m, 직경 3.5m, 무게 200톤이다.
이중 1단 로켓은 75톤급 엔진 4기를 결합해 추력을 300톤가량 생성했다. 2단 로켓은 75톤급 엔진 1기, 3단 로켓은 7톤급 엔진 1기를 각각 사용했다. 누리호 발사는 이들 로켓이 ‘발사체를 원하는 궤도에 알맞은 속도로 도달시킬 수 있는지’를 점검했다.
결과적으로, 누리호는 성공적으로 발사됐으며, 고도 700km까지 안정적으로 도달했다. 특히 1단, 2단 엔진은 연구진의 예측과 동일한 성능을 입증했다. 다만 3단 엔진의 연소가 예측보다 빨리 끝났다는 점은 아쉬움을 남겼다.
연구진은 3단 엔진의 이상에 대해 “연소가 조기 종료되기 전 산화제 탱크 압력이 비정상적으로 떨어졌다”며 “엔진 출력이 기준치 이후로 감소해 스스로 작동을 멈췄다”고 설명했다. 이들은 현재 1,000종이 넘는 상세 데이터를 분석해 보다 정확한 원인을 밝혀내고 있다.
이번 발사로, 대한민국은 ‘1톤급 인공위성을 자력으로 발사할 수 있는’ 7개국*에 합류했다. 연구진은 이번 발사에서 얻은 데이터와 자신감을 바탕으로, 향후 2027년까지 5차례의 추가 발사를 준비하고 있다. 최종 목표는 향후 2030년까지 달에 무인 우주선을 보낼 수 있는 수준의 우주기술을 확보하는 것이다.
* 미국, 러시아, 유럽, 인도, 중국, 일본, 대한민국
[현황 분석]
우리 항공우주기술은 추진제 탱크 제작 과정에서 더욱 돋보였다. 연료와 산화제를 저장하는 원기둥 탱크는 그 무게와 두께를 줄여 발사체에 부담을 주지 않아야 한다. 국내 연구진은 그 두께를 음료수 알루미늄 캔 두께까지 줄이는 데 성공했다.
국내 연구진은 엔진이 대형화될수록 같이 커지는 연소 불안정 문제도 해결했다. 국내 기술로 개발한 75톤급 엔진은 이번 발사과정에서 그 성능을 입증했다. 이와 함께, ‘여러 엔진을 하나로 묶어 추진력의 균형을 맞추는 클러스터링 기술’, ‘300톤급의 추력 성능을 내는 1단 로켓의 완벽한 작동’ 등 국내 연구진은 이번 누리호 발사를 통해 많은 기술적 성과를 거뒀다.
[시사점]
독일 V-2 로켓 발사 이후, 많은 나라에서 우주 발사체 기술을 확보하기 위해 노력했다. 이를 잘 나타내는 단어가 ‘자국서 우주 발사체를 쏘아 올린 나라’들을 일컫는, 일명 ‘스페이스 클럽’이다. 우리나라는 나로호를 발사한 2013년 스페이스 클럽에 합류했다.
당시 나로호가 실었던 나로과학위성의 무게는 약 100kg으로, 소형위성에 지나지 않았다. 누리호 속 위성 모사체에 비하면 그 무게가 1/15에 불과하다. 누리호와 나로호의 비행 고도 역시 2배 이상 차이가 난다. 이는 국내 항공우주과학기술이 그만큼 진보했음을 의미한다.
한편 나로호 개발 예산은 12년간 약 2조 수준이다. ‘2조’라는 숫자 자체는 적지 않다고 할 수 있겠지만, 단순히 수치만으로 소모성 논쟁을 지속하는 것은 바람직하지 않다. 다른 나라가 발사체 기술을 얻기 위해 투입한 예산, 인력과의 비교가 충분했다면, 항공우주기술 개발에 대한 대중 공감대 획득에 큰 도움이 됐을 것이다. 일반적으로, 다른 나라가 발사체 1기 개발에 투입하는 인력은 적게는 수천 명, 많게는 수만 명에 이른다. 그러나 이번 누리호 발사체 개발 인력은 수백 명을 넘지 않았다.
과학문화의 관점에서 보면 그 의미는 더욱 커진다. 누리호 발사와 같이 국민의 관심을 모았던 우주기술을 시연하고 이를 중계하는 과정은, 단순히 그 성공 여부를 평가하는 시험의 장이 아니다. 이런 어려운 미션을 수행하는 과학자 그리고 과학기술 자체를 위한 축제의 장으로 여길 수 있어야 한다.
*이 글은 한국과학창의재단에서 발행하는 ‘동향리포트’로부터 제공받았습니다.
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- 한국과학창의재단 김재혁 선임연구원
- 저작권자 2021.11.25 ⓒ ScienceTimes
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