드디어 D데이 누리호 발사 우리나라 독자적 기술! 과연 성공할까

21일 과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국항공우주연구원(항우연)은 이날 누리호 2차 발사에 나선다.

목표는 인공위성을 고도 700㎞의 궤도에 올려 초당 7.5km의 속력(시속으로는 2만7천km)으로 지구 주변을 안정적으로 돌도록 하는 것이다. 지난해 10월 1차 발사에서는 목표가 이뤄지지 않았다.

12년 3개월간 독자 개발한 누리호누리호는 총 길이 47.2ｍ, 중량 200t 규모의 발사체다. 2010년 3월부터 개발돼 온 누리호는 1.5t급 실용위성을 지구 저궤도(600∼800km)에 투입할 능력을 갖추도록 설계됐다. 12년 3개월 동안 250여명의 연구개발 인력이 수많은 시행착오를 거치며 누리호의 설계, 제작, 시험, 발사 운용 등 전 과정을 국내 기술로 진행했다. 이를 위해 투입된 예산은 약 1조9천572억원이다.

우주 발사체 기술은 미사일 기술 통제체제(MTCR) 등 국제 규범에 따라 국가 간 기술 이전이 엄격히 금지된 분야다. 대륙간탄도미사일(ICBM) 기술과 대동소이해 군사적 목적으로 전용(轉用)될 우려가 있기 때문이다.

따라서 우주발사체 기술은 자력으로 개발하는 것 외에는 보유할 방법이 없다.

누리호의 가장 핵심적인 부품은 '발사체의 심장'이라고도 불리는 75t급 액체 엔진이다. 1단에서 75t급 액체 엔진은 4개가 한데 묶여 1개의 300t급 엔진처럼 동시에 점화하며, 2단에도 1개가 달려있다.

우리나라는 이 엔진 개발을 통해 세계 7번째로 중대형 액체로켓엔진 기술을 확보했다.

이 밖에도 대형추진제 탱크, 초고온 가스 등이 흐르는 배관, 발사대 등 모든 주요 부품이 우리 기업과 연구진의 기술력으로 만들어졌다.

발사 10분 전 자동운용발사 수행기관인 항우연은 이날 발사 시간 범위를 오후 3∼7시로 잡고, 오후 4시를 가장 유력한 시간으로 보고 발사를 준비하고 있다. 정확한 발사 시각은 이날 오후 열리는 발사관리위원회에서 결정된다.

항우연은 우선 오전 10시부터 발사통제지휘소를 통해 발사운용최종점검 등 준비 작업에 착수한다. 오전 11시부터는 육상과 해상 등의 안전통제를 시작한다. 발사 경계구역은 지상에서는 발사대 중심으로 3㎞ 이내에서 인원과 차량, 해상에서는 비행 방향 폭 24㎞, 길이 78㎞ 해상 범위 안의 인원과 선박이 각각 통제된다.

공역에서는 비행 방향 폭 44㎞, 길이 95㎞를 통제 공역으로 설정해 항공기의 안전을 확보한다. 목표는 인공위성을 고도 700㎞의 궤도에 올려 초당 7.5km의 속력(시속으로는 2만 7천km)으로 지구 주변을 안정적으로 돌도록 하는 것입니다.

누리호 2차 발사에 성공하면 우리나라는 자력으로 실용급 위성을 발사하는 능력을 입증하는 7번째 국가가 됩니다. 외국의 발사체를 이용하지 않더라도 우리 힘으로 위성을 쏘아 올릴 능력을 갖춰, 주도적으로 다양한 우주 개발사업에 나설 수 있다는 의미입니다.

■ 12년 3개월간 독자 개발…'75t급 액체 엔진' 핵심

누리호는 총 길이 47.2ｍ, 중량 200t 규모의 발사체로 2010년 3월부터 개발됐으며, 1.5t급 실용위성을 지구 저궤도(600∼800km)에 투입할 능력을 갖추도록 설계됐습니다.

12년 3개월 동안 250여 명의 연구개발 인력이 수많은 시행착오를 거치며 누리호의 설계, 제작, 시험, 발사 운용 등 전 과정을 국내 기술로 진행했습니다. 투입된 예산은 1조 9천572억 원입니다.

누리호의 가장 핵심적인 부품은 '발사체의 심장'이라고도 불리는 75t급 액체 엔진입니다. 1단에서 75t급 액체 엔진은 4개가 한데 묶여 1개의 300t급 엔진처럼 동시에 점화하며, 2단에도 1개가 달려있습니다. 우리나라는 이 엔진 개발을 통해 세계 7번째로 중대형 액체로켓엔진 기술을 확보했습니다.

이 밖에도 대형추진제 탱크, 초고온 가스 등이 흐르는 배관, 발사대 등 모든 주요 부품이 우리 기업과 연구진의 기술력으로 만들어졌습니다.

2013년 1월 3차 발사에서 성공한 나로호(한국형발사체 KSLV-Ⅰ)는 1단 엔진은 러시아에 의존했고 한국은 2단 고체 모터(킥모터)만 만들었습니다.

발사 경계구역은 지상에서는 발사대 중심으로 3㎞ 이내에서 인원과 차량, 해상에서는 비행 방향 폭 24㎞, 길이 78㎞ 해상 범위 안의 인원과 선박이 각각 통제됩니다.

PLO가 누리호의 정상 상태를 확인하면 1단 엔진이 자동 점화됩니다.

1단이 300t 추력에 도달하면 누리호를 붙잡고 있던 4개의 지상고정장치(VHD)가 풀리면서 누리호의 비행이 시작됩니다.

1단 분리는 이륙 개시 127초(2분 7초) 후 고도 59㎞에서 이뤄집니다.

233초(3분 53초) 후에는 고도 191㎞에서 페어링(위성 등 발사체 탑재물을 보호하는 역할을 하는 덮개)이 분리됩니다.

■ 발사 14분 57초 뒤 목표 고도 700km 도달…42분 23초 최초 교신

발사 후 274초(4분 34초)가 지나면 고도 258㎞에서 2단이 분리되고, 발사 후 897초(14분 57초)가 지나면 최종 목표 고도 700㎞에 도달합니다.

이때 3단의 추력이 종료되고, 이로부터 대략 100초(1분 40초)가 더 지난 다음에 탑재된 성능검증위성이 분리돼, 초속 7.5km의 속력으로 지구 주변을 돌게 됩니다.

성능검증위성과 지상국이 최초로 교신하는 시점은 발사 후 약 42분 23초쯤입니다.

◇지상 떠난 누리호, 공중에서 성공적 분리돼야…결과는 1시간 이상 지나야

비행 중 발사체 분리가 일어나는 발사 후 127초, 233초, 274초, 897초가 모두 중요하다. 하지만 이주 233초 고도 191㎞에서 일어나는 '페어링 분리'에서 한국 기술은 고배를 마신 바 있다. 2009년 나로호는 성공적으로 지상을 떠났으나, 페어링이 분리되지 않아 탑재 위성을 목표궤도에 올려놓지 못했다.

페어링은 발사체 상단부에 부착된 일종의 덮개로, 탑재 화물을 보호하는 역할을 한다. 나로호 때는 두 개 중 한쪽의 페어링만 떨어져, 남은 페어링의 무게로 인해 발사체의 궤도가 설계대로 진행되지 않았다.

 

발사 이후 1단 로켓 분리와 탑재 위성을 덮고 있던 페어링 분리, 2단 로켓 분리가 4분 34초에 걸쳐 이뤄집니다.

그리고 목표인 고도 700km 상공에서는 실제 위성인 성능검증위성과 위성모사체를 분리합니다. 총 16분 7초간 비행할 예정이며 성공 여부는 실제 위성과 위성모사체를 목표 궤도에 안착시켰는지로 결정되는데요. 항우연은 발사로부터 약 1시간 뒤에 성공 여부를 발표할 예정입니다.

 

출처 : 연합뉴스, KBS뉴스, 뉴스1, MBN뉴스