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언론과 시사

누리호 발사 D-1… ‘세계 7대 우주강국’ 기로에 선 한국

 
 

사진출처  한국항공 우주 연구원

 





 

 

서재희 기자 (seojh@kbs.co.kr)

 

 

 

 

 

 

2021년10월 누리호가 제2발사대에 기립됬다 사진 한국항공우주 연구원 제공

 

 

 

 

누리호 발사 D-1… ‘세계 7대 우주강국’ 기로에 선 한국

 

 

 

1차 발사서 헬륨탱크 고정 풀려 산화제 누출… 연소 조기 종료로 실패

누리호에 고정부와 산화제 탱크 보강… 실제 성능검사 위성도 투입해

성공 시 미·러·EU·중·일·인 이어 실용급 위성 발사 가능 7번째 국가 돼

 

 

 

 

우주로 향하는 한국형발사체(KSLV-Ⅱ) ‘누리호’가 16일 다시 한 번 지구 밖 여행을 떠난다.

2차 발사를 앞두고 지난해 10월21일 1차 발사 실패를 거울삼아 만반의 준비도 갖췄다.

9일에는 총조립 작업을 마친데 이어 최종 점검까지도 완료했다.

이번 발사에 성공하게 되면 우리나라는 자체 발사체 기술을 가진 7번째 우주 선진국으로 발돋움하게 된다. 

 

대한민국 우주 개발의 새 역사를 쓸 순간까지 하루밖에 남지 않았다.

1차 실패를 바탕으로 부족한 부분을 개선해 이번에는 한국 최초의 자력 발사체가 우주로 날아갈 수 있을지 온 국민의 관심이 쏠리고 있다.

 

 

‘절반의 성공’… 누리호 1차 발사, 목표속도 도달 못하고 추락

 

2010년 3월부터 시작된 한국형 발사체 ‘누리호’ 사업은 12년 동안 모두 1조9572억원의 예산이 투입된 초대형 항공우주 프로젝트다.

 

한국항공우주연구원(항우연)에 따르면 2014년에는 ‘누리호의 심장’이라 불리는 75톤(t) 액체엔진을 개발하는데 성공했지만 첫 번째 연소기 시험에서 짧은 섬광이 터지며 실패로 돌아섰다.

프로젝트의 첫 번째 실패였다.

 

이후 국내 연구진은 12번이나 설계를 변경하며 10개월 만에 연소불안정 문제를 해결해냈다.

로부터 5년 후 75t급 액체엔진 시험에 처음으로 성공한데 이어, 2018년 시험발사체 발사에 성공했다. 시험발사체는 75t 엔진의 성능을 실제 비행을 통해 확인하기 위한 1단형 발사체다.

시험발사체는 비행 목표 시간인 140초를 넘어 151초간 연소하면서 성공적으로 마쳤다.

 

액체엔진의 활용성을 검증하는데 성공한 국내 연구진은 지난해 3월 비록 하늘로 날지는 못했지만 실제와 동일하게 수행하는 종합연소시험도 성공했다.

같은해 8월에는 최종 리허설을 완료했고 마침내 지난해 10월21일 1차 발사를 진행했다.

 

이날 오후 5시 누리호는 화염을 뿜으며 지상을 박차고 우주로 떠올랐다.

누리호는 300t급의 추력으로 이륙한 뒤, 2만7000km/h의 속도로 우주를 향해 날아갔다.

고도 59km에서 1단 로켓을 분리하고 2단 로켓을 점화하는데 성공했다.

이어 페어링(위성 모사체를 보호하는 덮개)을 분리하고 고도 258km에서 2단 로켓을 분리했다.

 

이후 마지막 단계인 3단 로켓이 불을 내뿜었지만, 문제를 일으키며 지구저궤도에 안착하는데 실패했다. 결국 누리호는 궤도 유지를 하지 못한 채 약 45분 만에 호주 남부 해상에 추락했다.

 

 

 

 

 

 

     

▲ 누리호의 1차 발사 당시 모습. [사진=공동취재단]

 
 

 

   

실패한 이유는 3단 로켓의 연소가 연구진의 계획(521초)과 달리 조기에 종료(475초)됐기 때문이다.

당시 위성모사체가 목표고도 700km에 도달하는 것은 성공했지만 조기 종료로 목표속도인 7.5km/s에 도달하지 못했다.

 

누리호 3단은 아래서부터 ‘엔진-연료 탱크-산화제 탱크’ 순으로 구성돼 있다.

상단부인 산화제 탱크에서 산화제를 연료탱크로 내려 보내면 연료와 산화제가 섞이면서 폭발해 엔진이 추진력을 얻게 되는 구조다.

산화제 탱크 내부에는 고압의 헬륨 탱크가 있다.

 

누리호발사조사위원회에 따르면 이 헬륨 탱크가 문제를 일으킨 것으로 분석됐다.

누리호 3단의 엄청난 가속력(약 7.5km/s)에 따라 헬륨 탱크에 가해지는 부력도 강해졌고 탱크 내부의 지지구조물이 이를 견뎌내지 못하고 고정이 풀렸다.

 

이에 헬륨 탱크가 산화제 탱크 내부를 휘젓고 다니면서 탱크에 균열을 발생시켰고, 산화제가 외부로 누설됐다.

결과적으로 산화제가 부족해 3단 엔진의 연소가 조기에 종료된 것이다.

 

“더 이상의 실패는 없다”… 발사 성공시 세계 7대 우주강국’으로 우뚝

 

누리호는 16일 두 번째 도전에 나선다.

당초 예정된 발사일과 시각은 15일 오후 4시였으나 강풍이 부는 탓에 하루 미뤄졌다.

과학기술정보통신부(과기정통부)와 항우연은 14일 오전 6시경 비행시험위원회를 개최하면서 “발사 예정지인 나로우주센터에 강한 바람이 불고 있고 향후 더 강해질 가능성이 있어 발사대 기술진의 완전한 안전확보가 어려울 수 있다고 판단했다”고 밝혔다.

 

발사 하루 전인 15일 오전 7시20분부터 8시30분까지 나로우주센터 종합조립동에서 발사대로 이송하고, 발사체를 기립하는 작업이 시행된다.

이 작업도 14일에 예정돼 있었으나 발사가 연기되면서 하루 뒤 같은 시간으로 미뤄졌다.

 

발사 당일에는 발사체를 통제하는 전자장비 시스템인 ‘에비오닉스’에 전원을 공급하고, 액체연료, 산화제, 헬륨 등연료를 충전하게 된다.

 

항우연에 따르면 누리호는 12일 기준 전라남도 고흥군 봉래면 나로우주센터에서 모든 조립과 1·2·3단 결합을 마치고 마무리 점검을 진행하고 있는 것으로 전해졌다.

발사관리위원회에 따르면 발사 1주 전, 24시간 전, 8시간 전에 우주환경 조건을 분석하고, 마지막으로 측정한 결과를 토대로 최종 발사 시각을 정하기 때문에 발사 시각은 달라질 수도 있다.

 

 

 

 

 

    

▲ 지난해 1차 발사 당시 나로우주센터의 제2발사대에 기립 중인 누리호의 모습.

[사진제공=한국항공우주연구원]

 
 
 
 
 
 

 

같은 실수를 반복하지 않기 위해 누리호는 보강 절차를 거쳤다. 3단 산화제탱크 내부의 고압헬륨탱크가 움직이지 않도록 하부 고정부를 보강하고 산화제 탱크 맨홀 덮개 두께를 강화한 것이다.

따라서 9kg가량 무게가 늘었으나 발사 성능에는 영향이 없는 것으로 전해졌다.

 

또한 위성 더미가 실려있던 1차 발사와 달리 2차 발사에는 ‘성능검증위성’이 탑재되는 차이가 있다.

성능검증위성은 가로·세로·높이가 약 90cm 수준의 육면체 모양으로, 누리호의 위성 투입 성능을 검증하고, 국내에서 개발된 발열전지(우주에서의 전력원), 제어모멘트자이로(자세제어장치) 등의 탑재체의 성능을 확인하는 임무를 수행할 예정이다.

 

성능검증위성 내부에는 조선대, 연세대, 서울대, 카이스트(KAIST) 등 4개 대학이 만든 ‘큐브위성’ 4대가 탑재돼 있다.

큐브위성은 가로·세로가 10cm 정도의 초소형 위성으로 위성이 궤도에 오르게 되는 만 7일째에 돌입하는 날(23일)부터 이틀에 하나씩 순서대로 분리된다.

 

실제로 성능을 검증하기 위한 장치들이 투입돼 있는 만큼 누리호의 2차 발사에는 더욱 더 책임감이 실린다.

만약 2차 발사에 성공하게 된다면 한국은 러시아와 미국, 유럽, 중국, 일본, 인도 등 6개국에 이어 실용급 위성 발사가 가능한 7번째 국가가 된다. ‘세계 7대 우주강국’이 되는 셈이다.

 

주목할 대목은 엔진, 본체 , 연료탱크, 발사대 등 설계부터 제작까지 전 과정을 우리나라의 독자적인 기술로 완성해냈다는 점이다.

항우연에 따르면 누리호 개발에는 300여개 기업이 참여해 독자 개발에 필요한 핵심부품 개발과 제작을 수행하고 있는 것으로 나타났다.

 

아울러 주력 참여 30여개 기업을 대상으로 조사한 결과 약 500명 인력이 참여하는 것으로 나타났다.

누리호를 발사하는 한국형 발사체 개발사업은 2차 발사를 끝으로 마무리 수순을 밟는다.

이후 한국형 발사체 고도화 사업으로 이어지는데 만약 2차 발사에 실패하게 된다면 해당 사업에서 3차 발사에 대한 논의도 이뤄질 것으로 관측된다.

 

한국형 발사체 고도화 사업은 2027년까지 누리호를 4회 이상 반복적으로 발사하면서 위성을 10개 이상 투입시켜 기술 신뢰성을 제고하는 것이 목적이다.

 

오태석 과학기술정보통신부 제1차관은 “누리호 1차 발사 이후 누리호의 개선 사항을 도출하고 기술적으로 보완하는데 국내 연구진과 산업체 관계자들이 전력을 다해왔다”며 “이번에는 누리호에 성능검증위성을 탑재해 우리 위성을 처음으로 독자 발사하게 되므로 정부도 마지막까지 최선을 다해 지원하겠다”고 다짐했다. 

 

 

 


 [김기찬 기자 / gckim@skyedaily.com]

 

 

 

 

 
 
 

 

한국형 발사체 누리호(KSLV-ll)가 2021년 10월 21일 고흥군 나로우주센터 제2발사대에서

이륙하고 있다. /사진공동취재단

 

 

 

 

[발사 D-1] 누리호 두 번째 도전…5가지 관전 포인트

 

 

발사부터 최종 위성 분리까지 967초, 위성 첫 교신은 42분 뒤

 
 
 

첫 국산 우주발사체인 누리호가 16일 오후 4시 전남 고흥 나로우주센터에서 발사된다.

지난해 10월 첫 발사는 위성모사체(가짜 위성)를 목표궤도인 700㎞ 상공에 진입시키지 못해 실패했다. 한국항공우주연구원(항우연)은 1차 실패를 부른 산화제 탱크 내부 구조를 보강해 이번에는 무사히 궤도 진입에 성공할 것으로 보고 있다.

누리호가 재도전에 성공하면 우리나라가 세계 7번째로 자력으로 위성을 발사할 수 있는 국가가 된다.

 

 

①엔진 4기 하나로 묶는 클러스터링

누리호는 15일 오전 7시 20분부터 수평 상태를 유지하며 나로우주센터 내 발사체종합조립동에서 나와 발사대로 이동했다.

연료 주입은 16일 발사 4시간 전부터 시작된다.

당일 기상 조건이 만족하면 오후 4시 발사돼 최종 위성 분리되기까지 967초 정도 걸릴 예정이다.

 

한국이 우주강국으로 도약하기 위해 반드시 넘어야 할 다섯 가지 고비가 있다.

가장 먼저 1단 로켓에 엔진 여러 기를 한 다발로 묶는 클러스터링(clustering)이다. 누리호에 처음 시도된 기술이다.

2013년 발사한 나로호는 1단에 추력(推力, 밀어 올리는 힘) 170t인 액체연료 엔진 하나를 장착했다.

 

나로호 1단은 러시아가 개발했다. 누리호는 이와 달리 1단에 우리나라가 독자 개발한 75t 엔진 4개를 달아 총 300t의 추력을 확보했다.

2단에는 1단과 동일한 75t 엔진 하나가 들어가고 3단에는 7t 액체엔진이 장착된다.

클러스터링은 하나의 엔진을 1단과 2단에 모두 쓴다는 점에서 경제성이 높은 기술이다.

 

일종의 범용 부품인 셈이다. 미국 스페이스X의 팰컨9 로켓은 엔진 9개를 클러스터링했으며, 달과 화성 탐사선을 쏘아 올릴 팰컨 헤비는 무려 27개가 들어간다.

 

여러 엔진들이 한 몸처럼 작동하는 클러스터링 기술은 이미 작년 첫 발사에서 1차 검증을 받았다.

발사 카운트다운 직전 1단 엔진들이 연소하기 시작해 추력이 300t에 이르면 이륙한다.

이때가 바로 카운트다운 0초가 된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

누리호 2차 발사과정. 발사 897초 후 성능검증위성을 분리하고 967초에 가짜위성을

분리한다./한국항공우주연구원

 
 

 

 
 

②나로호 실패 부른 페어링 분리

누리호는 고도 59㎞에서 1단 로켓을 분리한다.

이후 로켓 끝에 원뿔형으로 달린 페어링이 양쪽으로 쪼개지듯 분리된다.

위성은 그 안에 보관돼 있다.

페어링 분리는 순간적으로 강력한 전류를 흘려 화약을 폭파시키는 방식으로 이뤄진다.

 

조금이라도 시간이 맞지 않거나 폭발력이 부족하면 실패하기 쉽다.

2009년 나로호 첫 발사가 실패한 것도 페어링 분리가 안됐기 때문이다.

두 번째 난관도 역시 누리호 1차 발사에서 무사히 통과했다.

 

③위성 궤도 진입 위한 초속 7.5㎞

세 번째 난관은 위성 분리이다.

누리호는 발사 897초 뒤 고도 700㎞에서 성능검증위성을 분리하고 이어 967초 시점에 위성모사체(가짜위성)를 궤도에 진입시킨다.

작년 1차 실험에서 임무가 실패한 것도 이 과정이어서 가장 관심이 주목된다.

 

누리호는 1차 발사에서 3단의 산화제 탱크 안 헬륨 탱크가 진동에 떨어져 나가는 바람에 엔진이 예상보다 빨리 꺼졌다.

로켓이 위성을 초속 7.5㎞로 밀어줘야 지구 중력에 끌려가지 않고 궤도를 돌 수 있는데 당시 산화제 공급이 부족해 궤도 진입 속도가 초속 6.7㎞에 그쳤다.

 

항우연은 이번에 헬륨 탱크를 산화제 탱크 안에 단단히 고정하는 보강 작업을 진행했다 장영순 발사체체계개발부장은 지난 10일 언론 브리핑에서 “산화제 탱크 하부 구조를 보강하느라 무게가 9kg 늘었지만 살계 마진(여유) 이내라 문제가 없다”며 “3단이 궤도 오차 5% 인 35㎞(지상 665∼735㎞) 안에 들어오면 성공”이라고 말했다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

지난 6일 고흥 나로우주센터 위성준비동에서 연구진이 성능검증위성을 누리호에 탑재하기

위해 이동하고 있다./한국항공우주연구원

 
 
 
 

④위성 교신 성공해야 임무 성공

 

누리호는 2010년부터 12년간 1조9572억원을 들여 개발됐다.

누리호가 발사에 성공하면 우리나라는 자국에서 자국 로켓으로 위성을 발사할 수 있는 세계 7번째 국가가 된다.

 

우리나라는 그동안 미국, 러시아 로켓을 이용해 위성을 발사했으나 각국의 상황이나 국제 정세에 따라 여의치 못한 경우도 있었다.

 

국산 우주로켓이 있으면 민감한 군사용 위성도 기술 유출 우려 없어 발사할 수 있다.

이번 2차 발사는 1차 발사와 달리 한국 위성 기술을 검증하는 목적도 갖고 있다.

1차 발사 당시 무게 1.5톤의 가짜위성이 실렸지만 이번에는 1.3톤 무게의 가짜 위성 위에 성능검증용 위성과 국내 대학들이 개발한 초소형 큐브위성 4기도 실린다.

 

안상일 항우연 위성우주탐사체계설계부 책임연구원은 “성능검증위성이 발사 42분23초 후 남극 세종기지 지상국과 처음 교신하면 위성이 정상 궤도에 있음을 확인할 수 있다”고 말했다.

네 번째 고비를 넘어 임무 성공을 확인하는 순간이 된다.

가짜위성 위에 붙은 성능검증위성은 국내 위성제조업체인 AP위성이 개발했다.

 

임무는 국내 대학들이 개발한 큐브위성을 우주공간으로 사출하고 한국원자력연구원이 2030년대로 예정된 국산 달착륙선을 위해 개발한 원자력전지 등 3가지 우주기술을 2년 동안 검증한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

국제우주정거장의 로봇팔이 나노랙의 큐브샛을 사출하는 모습./NASA

 
 
 
 

 

⑤꼬마 위성의 우주진입이 백미

 

마지막 난관은 꼬마 위성의 우주 진입이다.

누리호와는 별개지만 이번 발사에서 마지막으로 주목해야 할 단계이다.

성능검증위성은 오는 23일부터 29일까지 이틀 간격으로 조선대, 카이스트, 서울대, 연세대의 큐브샛을 순차적으로 사출한다.

 

가로세로높이가 각 10㎝인 큐브위성은 처음에 교육용으로 개발됐으나 최근 전자기술의 발달로 과거 상용위성이 하는 임무까지 맡고 있다.

국내 대학들은 정육면체의 큐브위성 기본 단위를 여러 개 붙여 지상 촬영과 미세먼지 관측 등의 임무를 수행할 예정이다.

 

큐브 위성 사출 기술은 이미 국제우주정거장에서 활용되고 있다.

우리나라가 이 기술을 확보하면 로켓 발사 한 번에 다양한 위성들을 우주에 보낼 수 있다.

 

장영순 항우연 부장은 “매번 발사 때마다 예기치 못한 문제가 발생할 수 있어 긴장을 늦추지 않고 있다”면서도 “다만 여러 번 조립하고 발사를 수행하며 경험이 쌓이고, 조립과 시험 과정에서도 점점 문제가 없어지는 것을 느꼈다”고 밝혔다.

 

 

 

 

 이영환 과학전문기자

 

 

 

 

 

 

1970년 문을 연 KT SAT의 금산위성센터는 45개의 초대형 안테나와 위성 5기를

보유한 아시아 최대 위성센터다. /사진:KT SAT심화영기자 dorothy@

 

 

 

 

 

6G로 데이터 나르는 우주시대 저궤도 위성통신 주목

 

 

 

e대한경제=심화영 기자] 국내 순수기술로 만든 한국형발사체 누리호가 오는 16일 다시 우주로 나가면서 ‘저궤도 위성통신’ 사업도 속도가 붙을 전망이다. 

누리호는 1.5t급 실용위성을 지구저궤도(600~800km)에 투입하기 위해 만들어진 3단 발사체다.

14일 ICT업계에 따르면 민간이 우주개발사업을 주도하면서 저궤도 위동통신사업에 국내기업의 진출이 활발하게 이뤄지고 있다.

저궤도위성은 고도 500~2000km에 위치해 기존 정지궤도위성(3만6000km)보다 전파 왕복시간이 짧다. 이에 정지궤도위성보다 통신지연시간을 줄일 수 있고 전파 음영지역도 거의 없앨 수 있다.

저궤도 위성통신은 6G 이동통신의 핵심기술로 통상의 정지위성궤도보다 낮은 궤도 위치에서 수십 개의 저궤도 인공위성을 이용해 통신을 수행한다.

저궤도위성을 활용한 6G통신은 5G통신보다 자율주행차량, 도심항공교통(UAM), 비대면 홀로그램, 스마트시티, 스마트팩토리 등을 한층 안정적으로 운용할 수 있다. 

통신사 중에선 KT의 자회사인 위성통신사업자 KT SAT가 저궤도위성 운용노하우를 보유하고, 차세대 통신기술 주도권 확보에 나서고 있다.

KT SAT는 초연결 시대에 데이터 처리 수요가 급격하게 늘어날 것으로 보고 고도 2000㎞ 미만의 저궤도위성을 비롯해, 고도 3만6000㎞인 정지궤도위성(GEO)과 비정지궤도위성(NGSO)까지 모두 확보할 계획이다.

최경일 KT SAT CTO는 “5G까지 통신은 얼마나 빠른지가 중요했지만, 6G는 상상을 뛰어넘는 서비스를 지향해야 한다”며 “통신 체계 구축을 위해 지상망으로는 부족하다”고 말했다.

 

LG유플러스는 한국과학기술원(KAIST)과 6G에 사용될 지상 2000km 저궤도 위성에 대한 최적의 네트워크 구성을 양자컴퓨터로 찾아냈다. 

이 최적화 기술이 상용화되면 6G에서 추구하는 ‘초공간성’을 구현할 수 있다.

 

‘초공간’이란 지상에서 고도 10km까지, 최대 시속 1000km로 움직이는 물체에도 통신을 연결하는 것을 뜻한다.

최적화된 위성통신을 이용하면 지상뿐만 아니라, 비행기나 사막 등 지금은 통신서비스가 불가능한 지역에서도 6G 통신이 가능해진다.

 

이상헌 LG유플러스 NW선행개발담당은 “미래 핵심기술인 양자컴퓨터를 통해 위성통신에서도 최적의 통신 품질을 제공하겠다”며 “다가올 6G 시대에 앞서 선진 기술을 선도적으로 연구함으로써 고객에게 빼어난 경험을 제공하겠다”고 말했다.

 

이밖에 한화그룹도 우주사업에 매진하고 있다. 

한화시스템은 2023년까지 독자 통신위성을 쏘아 올려 저궤도 위성통신 시범 서비스를 시작할 방침이다.

한화시스템은 저궤도위성통신사업을 위해 영국의 위성안테나 전문기업 원웹, 미국의 위성통신안테나업체 카이메타 등에 투자하고 있다.

 

한화시스템 관계자는 “한화시스템은 저궤도 위성통신 서비스가 주축이 되는 위성통신 사업 부문에서 2030년 매출 목표 5조8000억원을 달성할 방침”이라고 밝혔다.

한글과컴퓨터는 계열사인 한컴인스페이스를 통해 우리나라 첫 지구관측용 민간 위성 ‘세종1호’를 지난달 26일 미국 플로리다주에 있는 케네디 우주센터에서 쏘아 올렸다. 

세종1호는 크기 100×200×300mm, 무게 10.8kg의 나노급 초소형 저궤도 인공위성이다.

 한컴 관계자는 “세종1호의 성공적인 발사로 향후 국내 상업용 위성 데이터 시장도 빠르게 성장할 것”으로 기대했다.

 

 

 

 

대한경제신문

 

 

 

 

 

 

 

지난 8~9일 전라남도 고흥군 봉래면 나로우주센터에서 2차 발사를 앞둔 한국형

발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)의 1·2·3단 최종 결합 작업이 진행되고 있다.

(한국항공우주연구원 제공) 2022.6.13/뉴스1

 

 

 

 

 

[누리호발사 D-1] "운명의 16분"…미리보는 누리호 발사

 

 

 

 

발사시각 16일 오후 1시30분 발표 예정…기상, 우주 물체 검토
발사 후 16분간 비행…위성 통신 결과는 16일 발표

 

 

 


2010년부터 개발된 한국형발사체 '누리호'(KSLV-Ⅱ) 16일 2차 발사를 앞두고 있다.
10여년에 걸친 그동안의 노력이 결실을 볼 수 있도록 개발진은 발사 전날부터 점검과 검토를 반복하게 된다.

◇누리호 발사 시각 16일 오후 1시30분 발표 예정

화려한 발사를 준비하기 위해 마무리하는 작업은 발사일 전날부터 시작된다.

누리호는 하루 전부터 발사대에 세워질 예정이다.
15일 나로우주센터 종합조립대에서 출발한 발사체는 특수 설계된 차량에 실려 천천히 발사대로 이동한다.

그리고 발사대의 기립장치에 연결돼 세워진다.

이후 발사체와 5층으로 구성된 엄비리컬 타워와의 연결 상태 및 시스템 점검 등을 거친다.

엄비리컬 타워는 발사체에 추진제와 가스등을 공급하고 발사 준비 작업을 수행한다.

점검하는 주요 시스템은, 추적 시스템, 자세 제어 시스템, 연료 주입 장비 등이다.

지난 1차 발사에서는 발사일에 발사대 하부 시스템 및 밸브 점검 단계에서 문제가 발생해, 예정 시간보다 1시간 지연된 바 있다.

발사 예정일에는 발사할 수 있는지 살피기 위해 기상환경과 우주 물체 충돌 가능성을 살피는 단계가 진행된다.

현재 예고된 발사 시간은 15일 오후 4시이며, 기상환경과 우주 물체 충돌 가능성을 마지막으로 검토해 최종 확정된다.

기상은 온도, 습도, 압력, 지상풍, 고층풍, 낙뢰 가능성 등을 확인한다.

하나라도 미리 정한 조건에 맞지 않으면 발사 과정이 중단된다.
발사 시각은 발사일 오후 1시30분 언론 브리핑을 통해 발표될 예정이다.

발사 시각 확정과 별도로 발사 준비는 오전부터 추진된다.

우선 추진공급계를 비롯한 각종 시스템을 종합 점검하고, 발사 4시간 전 연료탱크와 산화제 탱크 충전이 시작된다.

연료와 산화제 충전을 마치면 발사체는 언제든 발사할 수 있는 상태가 된다.

발사 10분 전부터는 발사체 이륙 직전까지 1단과 2단의 발사 관제시스템에 의해 자동적으로 이뤄지는 준비 작업인 '발사 자동 운용'이 시작된다.
발사체의 1단 엔진의 추력이 300톤에 도달하면, 누리호를 지상에 고정하는 장치가 풀리고 누리호는 지상을 떠나게 된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

한국형 발사체 누리호(KSLV-ll)가 21일 고흥군 나로우주센터 제2발사대에서 화염을

내뿜으며 힘차게 날아오르고 있다. 누리호는 1.5t급 실용위성을 지구저궤도

(600~800km)에 투입하기 위해 만들어진 3단 발사체이며 엔진 설계에서부터 제작

, 시험, 발사 운용까지 모두 국내 기술로 완성한 최초의 국산 발사체다.

2021.10.21/뉴스1 © News1 사진공동취재단

 

 

 

 


◇16분간의 비행…결과 분석에는 30분가량 소요

발사체가 오후 4시 성공적으로 지상을 떠나면, 127초 후인 오후 4시2분께 59㎞ 고도에서 3단 중 최하단인 1단이 분리된다.

분리된 1단은 발사장에서 413㎞ 떨어진 바다에 낙하할 예정이다.

오후 4시4분께(발사후 233초)에는 고도 191㎞에서 3단에 있는 페어링이 분리되고, 274초에는 2단이 분리된다.

페어링은 로켓의 상부에 위치하는 부품으로 우주발사체가 빠른 속도로 대기권을 통과하면서 생기는 공기저항과 마찰열 등으로부터 화물을 보호하기 위한 덮개다.

이후 10분간의 비행을 거쳐 오후 4시 15분께 발사체는 고도 700㎞에 도달, 성능검증위성이 분리되고 1분 정도 후에 위성모사체가 분리된다.
목표 궤도에서 위성 분리 여부 및 데이터 확인까지는 30분이 걸릴 예정이다.

발사 성공을 확인하기 위한 지상 추적은 나로우주센터, 제주 추적소, 팔라우 추적소가 담당한다.

센터와 추적소는 레이더와 원격자료수신장비(Telemetry) 등을 이용해 속도, 가속도, 위치, 자세, 동작상태, 단분리 여부 등의 데이터를 수신받는다.

 

 

 

 

 

 

 

© News1 김초희 디자이너

 

 

 

 


이번 발사에서는 1차 발사와 달리 실제 위성을 실어 보내는 만큼 위성과의 통신여부도 중요하다.

위성 교신결과는 17일께 과학기술정보통신부 브리핑을 통해 발표될 전망이다.

또 성능검증위성에 부착되어 실려 가는 4개 큐브위성은 조선대, 한국과학기술원, 서울대, 연세대 제작 위성 순으로 궤도에 사출된다.

 

 

 




seungjun241@news1.kr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

지난 13일 전라남도 고흥군 나로우주센터 발사체조립동에서 한국형 발사체 누리호

(KSLV-Ⅱ) 발사대 이송용 차량 작업이 진행되고 있다. 한국항공우주연구원 제공

 

 

 

 

 

 

 

 

한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)의 발사가 오는 16일로 연기된 가운데 14일 전남 고흥군

봉래면 나로우주센터 앞 우주과학관을 찾은 관광객들이 시설을 둘러보고 있다.

사진공동취재단

 

 

 

 

 

누리호

 

 
 
 

[인사이트코리아=노철중 기자] 한국형발사체 누리호가 오는 16일 2차 발사를 시도한다.

지난해 10월 21일 1차 발사 이후 8개월여만의 재도전이다.

 

당초 15일 발사 계획이었으나 나로우주센터가 있는 전남 고흥 지역에 비바람이 강하게 불고 있어 하루 연기됐다.

3단부에 탑재된 성능검증위성을 우주 궤도에 올려놓는 게 최종 목표다.

 

이번에 성공하면 한국은 미국, 러시아, 프랑스, 중국, 인도, 일본에 이어 무게 1톤 이상급 위성을 우주 궤도로 쏘아 올릴 수 있는 자체 기술을 보유한 7번째 국가가 된다.

새로 개발한 발사체의 성공률은 우주 선진국에서도 30%가 안 되는 것으로 알려졌다.

 

1차 모형위성 본 궤도 진입 실패 원인 분석·개선 완료

과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원에 따르면, 1차 발사는 모형위성이 목표고도 700km에 도달하는데 성공했으나 7.5km/s의 목표 속도에는 못 미쳐 궤도 진입에 실패했다.

3단부 엔진 연소가 조기 종료됐기 때문이다.

 

원인은 ▲헬륨 탱크에 가해지는 부력 증가 ▲지지구조물 고정이 풀리며 헬륨 탱크가 이탈 ▲이탈된 헬륨 탱크가 산화제 탱크 균열을 발생시켜 산화제 누설 등으로 분석됐다.

이러한 분석을 토대로 3단부의 헬륨 탱크 하부지지부와 맨홀 덮개의 구조를 변경·보강했다.

 

헬륨 탱크 하부지지부의 고정장치가 강화되도록 설계를 변경하고, 맨홀 덮개는 두께 등을 보강해 누리호가 비행 중 변화하는 환경에서도 안정적으로 비행할 수 있도록 했다.

이번 2차 발사의 특징은 성능검증위성이 탑재된다는 것이다.

 

성능검증위성은 누리호의 발사 성능을 검증하기 위해 개발된 위성이다.

국내에서 개발한 우주기술들을 확인하기 위한 탑재체와 함께 국내 대학들에서 개발한 큐브위성 4기가 탑재되며, 600~800km 사이의 태양동기궤도에서 2년간 임무를 수행하게 된다.

 

성능검증위성의 중량은 약 180kg(큐브위성 4기 포함)이며, 국내에서 개발한 발열전지와 제어모멘트자이로 및 S-band 안테나를 탑재해 우주 환경에서 탑재체가 설계에 따라 작동하는지를 확인한다.

권현준 과학기술정보통신부 거대공공연구정책관은 “1차 발사는 위성모사체만을 탑재했지만 2차 발사는 위성을 탑재해 이를 궤도에 투입하는 것으로 우리가 독자 개발한 발사체를 통해 위성을 최초로 탑재해 발사한다는 의미가 있다”고 설명했다.

 

 

 

 

 

 

 

 

지난해 10월 21일 누리호 1차 발사 장면. <한국항공우주연구원>

 

 

 

 

12년 개발 과정 두 번의 큰 위기 극복

 

 

누리호 개발 프로젝트는 2010년 3월, 2023년 6월 완료를 목표로 시작됐다.

개발 과정에서 두 번의 큰 위기를 맞기도 했다.

첫 번째는 누리호의 성패를 좌우할 75톤급 액체엔진 개발 중 연소불안정 현상이 나타난 것이다.

막대한 양의 추진제가 급속도로 연소하는 과정에서 연소 상태를 안정적으로 유지하는 게 핵심이다.

 

연소불안정은 중대형 액체엔진 개발자들을 괴롭히는 가장 큰 난제로 미국이 달에 갈 당시에도 연소불안정이 발생해 이를 해결하기까지 4년간 1332회 시험을 거친 것으로 알려졌다.

누리호 연구진은 설계를 12번 바꿔가며 10개월 만에 연소불안정을 극복했다.

두 번째 위기는 누리호 추진제 탱크를 납품하는 업체가 기술적 한계를 느끼고 사업을 포기한 것이다.

 

추진제 탱크의 핵심은 얇은 두께로 만들어 초고온·압력 등 극한의 우주 환경을 견뎌야 한다는 것이다.

이로 인해 일정이 18개월이나 늦어졌다.

이러한 난관을 극복하고 2018년 11월 28일 나로우주센터에서 발사된 시험발사체는 목표 시간인 140초를 넘어 151초간 연소하면서 발사에 성공했다.

 

75톤급 엔진을 비롯해 구조체, 전자, 제어, 열·공력 및 발사대, 추적시스템 등의 성능이 검증되는 순간이었다.

한 번의 실패를 경험하고 다시 전열을 가다듬고 성공을 쏘아 올릴 누리호 프로젝트는 12년 동안 약 2조원이 투입됐다.

연구인력만 250명에 이르며 300개 이상의 국내 기업이 참여했다.

 

일정이 하루 연기됐지만 발사 준비 계획에는 변화가 없다.

발사 하루 전인 15일 오전 7시 20분부터 11시까지 발사체를 발사대로 이동·설치하는 작업을 진행한다.

전남 고흥 나로우주센터 조립동에서 1.8km 떨어진 발사장까지 무진동 이송 차량에 발사체를 실어 나른다.

이후 오후 6시 20분까지 발사체를 세우고 설치작업을 마무리할 계획이다.

 

최종 발사 시각은 발사관리위원회가 기상 상황, 우주물체 충돌 가능성, 우주환경 영향 등을 점검한 결과를 토대로 16일 오후 2시 30분에 발표할 예정이다.

 

 

 

 

인사이트코리아, INSIGHTKOREA

저작권자 © 인사이트코리아 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

한국형 발사체 누리호(KSLV-II)가 지난해 10월 20일 전남 고흥군 나로우주센터 제2발사대

에 기립 되고 있다. 누리호 1차 발사 당시에는 목표 고도인 700㎞에는 도달했지만, 3단부

엔진 연소 시간이 계획보다 46초 모자라 '절반의 성공'에 그쳤다. 사진=박효상 기자

 
 
 
 
 

 

 
 

[사설]누리호 성공·실패 떠나 우리는 우주선진국

 

 

 

 

과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원은 14일 “나로우주센터에 강한 바람이 불고 있고 향후 더 세어질 가능성이 있어서 당초 발사 예정일인 15일보다 하루 연기한다”고 밝혔다.

날씨 영향으로 이송과 발사는 당초 계획보다 하루씩 연기해 15일 이송, 16일 발사하기로 결정했다.

 

누리호를 발사대에 고정하는 과정에서 안전 문제가 발생할 우려가 있다고 판단했다.

기상청에 따르면 15일과 16일은 구름이 조금 끼는 정도의 날씨여서 누리호의 이송과 발사에는 큰 문제가 없는 것으로 예상된다.

 

기상여건이 도와주고 누리호 2차 발사가 성공하면 우리나라는 자체 발사체 기술을 가진 일곱 번째 우주 선진국이 된다.

누리호는 지난해 10월 1차 발사 때 목표 고도인 700㎞에는 도달했지만, 3단부 엔진 연소 시간이 계획보다 46초 모자라 ‘절반의 성공’에 그쳤다.

 

항우연은 1차 발사 실패 원인이었던 3단 산화제 탱크 문제를 보완하는 데 가장 큰 신경을 기울였다.

2차 발사 때는 위성모사체를 실었던 1차 때와는 달리 실제 성능검증위성과 큐브위성 등을 탑재했다.

지난 8일, 9일에는 비행모델 1~3단 총조립을 완료하고 결합에 대한 점검까지 마무리했다.

 

누리호가 더 이상 실패하지 않고 이번에는 반드시 성공해 국민적 기대감에 부응해주길 바라는 마음은 국민 누구나 한결 같다. 설령 실패한다고 하더라도 낙심하지 말아야한다.

우주 선진국들도 자체 개발한 첫 우주 발사체의 성공 비율은 30%를 넘지 않는 것으로 전해진다.

 

특히 2013년 우리 연구진은 나로호를 두 차례 실패 끝에 성공시킨 저력을 갖고 있다.

멈추지 않고 계속돼야 하는 이유다.

누리호 발사로 우리나라는 이미 우주 선진국 진입이라는 신호탄을 쐈다.

 

 

 

남도일보

 

 

 

 

 
연합뉴스
 
 
 
 
 

대한민국 우주 진출의 첫 도전은 1995년 8월 5일 발사된 무궁화 1호였다.

우리나라 최초의 방송통신위성이다.

 

한국통신(지금의 KT)이 발사 주체였지만 이름만 우리 것이었을 뿐, 위성체는 미국 록히드 마틴이 만들었고 발사체는 맥도널 더글러스의 델타Ⅱ 로켓이었다.

기자는 그때 미국 플로리다의 케이프캐너배럴 우주센터에서 발사 장면을 취재하고 있었다.

 

로켓은 엄청난 화염과 거대한 폭발음을 내뿜으면서 지면을 박차고 올라 잠시 시야에 머문 뒤 하늘 높이 사라졌다. 의심할 바 없는 성공으로 여겨졌다.

그러나 감동이 채 가시기도 전에 탑재된 위성이 예정된 고도 3만6000㎞의 정지궤도 진입에 실패했다는 소식이 전해졌다.

 

주엔진에 달린 보조로켓 9개 가운데 하나가 떨어지지 않은 바람에 추진력이 모자랐던 탓이었다.

보조로켓 분리를 위한 점화퓨즈 이상이라는 조사결과의 원인은 어처구니없었다.

델타Ⅱ는 수없이 성능이 검증된 로켓이었음에도 발사대에 세워진 후 몰아쳤던 허리케인이 문제였다.

 

로켓 연결부의 틈새에 스며든 빗물이 녹을 만들어 고장을 일으켰다는 추정이었다.

그나마 무궁화위성에는 자체 추진체가 달려 있어 다시 궤도를 끌어올렸지만, 이때의 연료 소모로 10년의 위성수명이 4년 남짓으로 줄었다.

그리고 다음 해인 1996년 1월 같은 곳에서 무궁화 2호가 발사됐다.

 

행여 부정 탈까 싶어, 발사대 앞에 돼지머리를 대신한 통돼지 바비큐를 놓고 고사(告祀)까지 지냈다.

정성에 감복했는지 무궁화 2호는 아무 탈 없이 올라갔다.

14년이 지난 2009년 8월 25일 한국 최초의 우주발사체 나로호(KSLV-I)가 전남 고흥군 나로우주센터에서 발진했다.

 

핵심 추진체인 1단 로켓은 러시아에서 들여왔고, 2단 로켓과 위성체는 우리 손으로 제작했다.

발사대도 우리 땅에 세워졌다.

 

그러나 허망하게 나로호는 예정궤도 진입에 실패한 채 흔적도 없이 사라졌다. 위성 덮개가 분리되지 않은 예상 밖의 사고였다.

2010년의 2차 발사도 실패한 나로호는 2013년 세 번째 도전에서 비로소 성공했다.

 

선진국의 기술이전을 기대할 수 없었던 우주발사체 독자개발은 2010년부터 본격화됐다.

그 결실이 작년 10월 21일 나로우주센터에서 쏘아 올린 한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)였다.

누리호는 10여 년 동안 2조 원의 돈을 들여 설계부터 제작, 시험, 인증 등 모든 개발과정을 자체 기술과 국내 기업이 수행하고 완성한 첫 발사체였다.

 

중량 200 톤(t)의 3단 로켓으로, 1.5t급 위성을 600∼800㎞ 궤도에 올린다. 1단 로켓은 75t급 추력의 액체엔진 4기를 묶었고, 2단과 3단은 각각 75t과 7t급 액체엔진 1기씩으로 구성됐다.

한국이 미국, 러시아, 프랑스, 일본, 중국, 인도에 이어 자력으로 중대형 위성을 우주로 보낼 수 있는 7번째 국가로 자리매김하는 순간이었다.

 

그러나 누리호도 미완(未完)에 그친 사실상의 실패로 돌아갔다. 목표고도인 700㎞에는 도달했지만, 3단 로켓이 예정보다 빨리 꺼져 속도가 떨어지면서 싣고 있던 위성모사체(더미)를 정상궤도에 투입하지 못했다. 연료탱크의 부력에 대한 초보적인 계산 착오가 낳은 설계오류 때문으로 밝혀졌다.

그 실패를 딛고 15일 다시 누리호 2차 발사가 이뤄진다. 모든 준비와 마지막 점검은 끝났고, 이제 로켓을 발사대에 세워 연료를 주입한 뒤의 카운트다운만 남았다.

이번에는 1차 때와 달리 실제 인공위성이 실린다.

 

과학자들은 두 번의 실패는 없을 것으로 믿는다.

우주프로젝트는 성공과 실패가 극명하게 엇갈린다.

 

연구진들은 발생 가능한 모든 문제를 수없이 검토하고 대비한다.

그러나 모든 것이 완전해 보여도 천려일실(千慮一失)의 극히 사소한 오류가 결정적인 실패를 가져온다. 계획한 대로, 계산에서 털끝만큼의 오차도 없는 결과가 나오지 않으면 막대한 돈과 오랜 시간의 노력이 일순간에 허공으로 날아간다. 선진국들도 많이 겪었던 실패다.

 

지금 우주강국들의 첫 발사체 성공률도 30%에 그친다.

끊임없는 도전과 실패의 산물이 과학기술이다.

실패는 성공으로 가는 과정이자 소중한 자산으로 더 많이 배우고 발전하는 기회다.

돈을 쏟아부어 새로운 것을 만드는 게 과학이고, 과학을 응용해 돈을 버는 것이 기술이다.

 

우주개발은 대표적인 거대과학(big science)이자, 축적된 모든 기초과학과 응용기술 역량의 정수(精髓)가 결합된 분야다. 막대한 규모의 시장도 열리고 있다.

누리호는 우리가 우주시대를 개척하는 강국으로 도약하고, 미래의 가장 앞선 산업과 시장에서 경쟁을 벌일 수 있게 하는 플랫폼이다.

 

스스로의 힘으로 완성하고 쏘아 올리는 로켓은, 북한이 대륙간탄도미사일(ICBM)을 거듭 발사하는 상황에 나라안보 차원에서도 중대한 의미를 갖는다.

어느 때보다 국민의 큰 기대가 모아지고 있다.

우여곡절의 27년을 기다린 누리호 2차 발사의 완전한 성공이 정말 간절하다.

 

 

 

 

 

kunny56@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KSR-1( 1단형 과학로켓)이 1993년 6월 발사됬다 사진 한국항공 우주연구원 제공 

철처 매일일보

 

 

 

 

 

 

 

누리호가 15일 발사대로 이송되는 모습 / 사진 = 과학기술정보통신부