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누리호, 오늘 2차 발사… 우주 강국 향한 역사적 순간
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[뉴 스페이스 시대⑩] 누리호, 오늘 2차 발사… 우주 강국 향한 역사적 순간

[천지일보=남승우 기자] 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원이 14일 강풍으로 인해 누리호 2차 발사가 하루 연기됐다고 밝혔다. 당초 누리호를 조립동에서 발사대까지 이송하는 작업은 이날 오전 7시 20분부터 8시 30분까지로 계획돼 있었지만 15일 같은 시간대로 미뤄졌다. 사진은 지난 13일 전라남도 고흥군 나로우주센터 발사체조립동에서 한국형발사체 누리호(KSLV-Ⅱ) 발사대 이송용 차량 작업이 진행되고 있는 모습. (제공: 한국항공우주연구원) ⓒ천지일보 2022.6.14
[천지일보=남승우 기자] 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원이 14일 강풍으로 인해 한국형발사체 누리호(KSLV-Ⅱ) 2차 발사가 하루 연기됐다고 밝혔다. 당초 누리호를 조립동에서 발사대까지 이송하는 작업은 이날 오전 7시 20분부터 8시 30분까지로 계획돼 있었지만 15일 같은 시간대로 미뤄졌다. 사진은 지난 13일 전라남도 고흥군 나로우주센터 발사체조립동에서 누리호 발사대 이송용 차량 작업이 진행되고 있는 모습. (제공: 한국항공우주연구원) ⓒ천지일보 2022.6.14

6월 21일. 순수 국내 기술로 처음 개발한 한국형발사체 ‘누리호’가 두 번째 비행에 도전한다. 누리호는 지난해 10월 21일 1차 발사에서 3단 엔진의 연소가 조기에 종료돼 위성모사체가 목표 궤도에 안착하지 못한 바 있다. 누리호의 첫 비행은 숙제를 남겼지만 이를 해결하는 과정은 발사체 독립을 향한 기술 축적 과정이 됐다. 누리호는 대한민국 최초의 저궤도 실용위성 발사용 로켓으로 향후 개발할 중궤도 및 정지궤도발사체와 대형 정지궤도발사체의 기술적인 기반이 될 예정이다. 천지일보는 2차 발사에서 달라진 점을 분석하고 더 나은 결과를 위한 연구진들의 노력을 조명한다.

10여년의 여정… 100% 국내 기술

1.5t 실용위성 발사한 7번째 국가
세계 7번째 중대형 액체엔진 개발

 

항우연, 산업 생태계 조성 꾀한다

우주발사체 비행, 실패 가능성 커

“성공 예단 이르지만 최선 다할 것”

[천지일보=손지하 기자] 오늘(21일) 한국형발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)가 두 번째로 우주로 향한다. 300여개 기업과 250여명의 연구 인력, 약 2조원의 예산이 투입된 누리호 개발 사업의 결실을 보는 날이다. 이날 누리호가 완벽한 결과를 선보이면 우리나라가 1.5톤(t)급 실용위성을 지구 저궤도에 투입할 수 있는 발사체를 자체적으로 만들어낼 수 있는 기술력을 확보했다는 증거가 된다.

연소를 마친 1단이 떨어져나간 누리호가 더욱 빠른 속도로 날아오르고 있다. (출처: 과학기술정보통신부 유튜브 캡처)
연소를 마친 1단이 떨어져나간 누리호가 더욱 빠른 속도로 날아오르고 있다. (출처: 과학기술정보통신부 유튜브 캡처)

◆오로지 우리 기술만으로 힘겹게 탄생한 누리호

누리호는 길이 47.2m, 중량 200톤의 우주발사체로 탑재중량은 1.5톤, 투입궤도는 600~800㎞다. 총 3단으로 나눌 수 있으며 1단과 2단은 75톤급 액체엔진이 각각 4·1기씩, 3단은 7톤급 액체엔진 1기로 구성돼 있다.

누리호 개발은 지난 2010년 3월부터 오는 2023년 6월까지 진행되는 사업으로 우주발사체 기술 확보를 목표로 한다. 발사체 개발 기술은 국가 간 기술 이전이 엄격히 금지된 분야다. 때문에 누리호는 처음부터 끝까지 우리나라 연구진이 국내 기술만으로 많은 시행착오를 통해 만들어낸 발사체라고 자부할 수 있다.

누리호의 설계, 제작, 시험, 발사 운용 등 모든 과정은 국내 기술로 진행됐으며 발사체 핵심 기술을 확보하는데까지 성공했다. 이 과정에서 우리나라는 세계 7번째로 중대형 액체로켓엔진을 개발·보유하게 됐으며 ▲우주발사체 엔진개발 설비 구축 ▲대형 추진제 탱크 제작 기술 보유 ▲독자 기술로 발사대 구축 등의 성과를 이뤄냈다.

개발이 성공적으로 이뤄지면 독자 우주 수송 능력을 확보하고 국가 우주개발을 안정적으로 수행할 수 있는 바탕을 마련할 수 있다. 자력 발사 능력 보유국은 9개로 실용급(무게 1톤 이상) 위성 발사가 가능한 국가는 러시아·미국·유럽·중국·일본·인도 등 6개국에 불과하다. 이 외에도 실용급은 아니지만 300㎏ 이하의 위성을 자력 발사할 수 있는 나라로는 이스라엘·이란·북한이 있다.

발사대로 이송된 누리호 비행 기체가 기립 장치에 장착돼 있다. (제공: 과학기술정보통신부) ⓒ천지일보 2021.8.26
발사대로 이송된 누리호 비행 기체가 기립 장치에 장착돼 있다. (제공: 과학기술정보통신부) ⓒ천지일보 2021.8.26

◆1차 때 아쉬움 보강… 위성과의 교신도 기대

앞서 진행된 지난해 1차 발사에서 누리호는 1단 분리, 페어링 분리, 2단 분리 등에 성공하며 많은 기술적 난제를 극복한 성과를 냈지만 위성모사체를 목표 궤도에 안착시키진 못했다. 목표 궤도인 고도 700㎞에는 도달했으나 3단 엔진의 조기 연소 종료로 7.5㎞/s의 속도에는 미치지 못했기 때문이다.

이번에는 이 부분을 보완하고 위성모사체뿐만 아니라 실제 위성을 함께 실어 우주를 향한 도전을 이어간다. 한국항공우주연구원(항우연, KARI)은 3단 산화제탱크 내부의 고압헬륨탱크가 이탈하지 않도록 헬륨탱크하부고정부를 보강하고 산화제탱크 맨홀덮개의 두께를 강화하는 등 기술적 조치를 실시했다.

이번에 발사되는 누리호에는 성능검증위성이 탑재된다. 이는 한국형발사체 궤도 투입 성능을 검증하기 위해서 개발된 무게 180㎏, 크기 가로·세로 1m 이내의 실험 위성이다.

이번 발사의 첫 번째 목표는 누리호가 우주 공간상에서 얼마만큼 정확하게 위성체를 분리해줄 수 있는가를 검증하는 것이다. 두 번째로는 발열 전지, S-BAND 안테나 등 그동안 개발된 우주 핵심 기술들의 부품들을 우주 공간상에서 시험할 기회를 제공한다. 국내에서 개발한 우주 기술을 우리 발사체에 실어 우주 공간에서 검증하는 것이다.

성능검증위성은 우주 공간에서 큐브위성을 사출한다. 이를 위해 국내 대학이 개발한 4기의 큐브위성이 탑재된다. 이 위성들은 성능검증위성이 무사히 궤도에 안착한 후 일주일 뒤부터 이틀 간격으로 하나씩 사출된다. 모든 발사 과정이 수월하게만 진행된다면 24일부터 조선대학교·KAIST·서울대학교·연세대학교 순으로 큐브위성이 사출되며 지상과 교신할 수 있다.

6일 나로우주센터 위성준비동에서 연구진이 성능검증위성을 누리호에 탑재하기 위해 이동하고 있다. (제공: 한국항공우주연구원) ⓒ천지일보 2022.6.12
6일 나로우주센터 위성준비동에서 연구진이 성능검증위성을 누리호에 탑재하기 위해 이동하고 있다. (제공: 한국항공우주연구원) ⓒ천지일보 2022.6.12

◆항우연, 누리호 통해 ‘자생적’ 산업 생태계 만든다

항우연은 누리호 개발을 통해 산업 생태계 조성과 산업체 역량 강화를 지원한다. 누리호 체계총조립, 엔진조립, 각종 구성품 제작 등 기술 협력을 통해 산업체 역량을 강화하고 점진적으로 기업의 역할을 확대해 향후 발사 서비스 주관 기업으로 성장할 수 있도록 한다.

누리호 개발에는 300여개 기업이 참여해 독자 개발에 필요한 핵심부품 개발과 제작을 수행하고 있다. 항우연은 향후 한국형 발사체 고도화 사업을 통해 한국형발사체의 신뢰성을 축적하면서 국내 산업체를 육성·지원하고 한국형발사체 기술의 지속 고도화 과정을 통해 우주 수송 능력 확장을 추진한다. 아울러 국내에 체계종합기업을 발굴·육성하고 참여 기업들이 함께 성장하게 해 국내에 자생적인 산업 생태계를 만들어 나갈 예정이다.

또 한국형발사체 개발 이후에도 75톤급 엔진의 성능을 개량하고 클러스터링을 통해 대형·소형 발사체 개발에 지속해서 활용할 예정이다. 미국 스페이스X는 팰콘(Falcon) 발사체의 멀린(Merlin) 엔진을 기본으로 성능 향상과 클러스터링 등을 통해 확장한 바 있다.

한편 우주발사체는 개발 과정도 어렵지만 ‘성공’이라는 결과를 보여주는 건 더 어렵다. 세계발사체 발사 성공 후 실패 사례를 살펴보면 미국 최초의 위성발사체 Vanguard(1957년)는 총 11번의 시험에서 8번의 실패를 기록했다. 이후 Atlas I(1990년)도 첫 발사 성공 후 2·4·5번째 발사에서 실패했다. 중국의 CZ-1(1969년), CZ-3(1984년)도 총 발사 시도 중 각각 50%, 28%의 실패율을 보였다. 일본의 발사체 Lambda 4(1966년)도 총 9번의 발사 시험 중 4번의 실패를 기록했다. 인도의 PSLV(1993년)도 첫 발사와 4번째 발사에 실패했다.

고정환 항우연 한국형발사체 개발사업본부장은 최근 본지와의 인터뷰에서 “우주발사체는 특성상 늘 발사 실패 가능성을 안고 있으며 해외에서도 어제 잘 날아간 발사체가 오늘 실패하는 경우가 흔하다”며 성공을 예단하긴 이르다고 당부한 바 있다. 그는 “누리호는 아직 개발이 끝나지 않은 상황이기 때문에 지난번에 잘 (발사)됐다고 이번에도 잘 된다는 보장은 아직 없다고 생각한다”며 “2차 발사 준비에 최선을 다해서 좋은 결과가 있도록 노력하고 있다”고 전했다.

누리호 개발 참여 산업체 현황. (출처: 한국항공우주연구원)
누리호 개발 참여 산업체 현황. (출처: 한국항공우주연구원)

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