'D-7' 누리호 이번엔 위성싣고 간다..작년 발사와 차이점은

[이데일리 강민구 기자] 국산 로켓 누리호 발사가 일주일 안으로 다가왔다. 작년 10월 발사에서 ‘미완의 성공’을 거둔 누리호가 오는 15일 전남 고흥군 나로우주센터에서 다시 발사된다. 지난 발사와는 어떻게 다르고, 주목할 만한 부분은 무엇일까.

작년에 발사한 로켓과 이번에 쏘는 로켓은 외형상 거의 같다. 하지만 실제 위성(성능검증위성)을 실었다는 점에서 다르다. 작년 발사에서 문제가 발생했던 가장 윗부분 로켓(3단부)의 산화제 탱크 내부 설계를 일부 변경했다는 점에서도 차이가 있다.

우리나라 우주 역사에서 새로운 시도도 이뤄진다. 누리호가 정상적으로 목표 궤도에 진입하게 되면 두 차례에 걸쳐 성능검증위성과 위성모사체를 분리하게 된다. 발사 후 45분후면 목표 궤도 진입과 위성모사체 분리까지 확인할 수 있는 가운데 3단 로켓 부분에서 문제가 추가로 발생하지 않는지 여부, 큐브위성을 차례로 사출(쏘아 보내는 일)이 성공적으로 이뤄질지도 관전 포인트가 될 것으로 보인다.

지난해 10월 누리호 발사 장면.(사진=한국항공우주연구원)

산화제 탱크 중점 보완

앞서 작년 10월에 쏜 누리호는 이륙후 1단 분리, 페어링 분리, 2단 분리 등이 정상적으로 이뤄졌다. 하지만 3단 엔진 연소가 목표(521초) 보다 빠른 475초에 끝나면서 목표 궤도(700km)까지는 갔지만 지구 저궤도에 안착하기 위한 속도에 이르지 못하면서 지구로 떨어졌다.

다행인 것은 문제의 원인을 빨리 찾았다는 점이다. 작년 11월부터 12월까지 ‘누리호 발사 조사위원회’가 가동돼 2600여개 원격 관측 자료(텔레메트리 데이터)를 분석한 결과 누리호 3단 산화제탱크 속 고압헬륨탱크의 아랫부분 고정장치가 풀려 이탈한 것으로 확인됐다. 항우연 연구진이 가장 신경을 쓴 부분도 이 부분이다. 고압헬륨탱크 하부고정부를 보강하고, 산화제탱크 맨홀덮개의 두께를 강화하는 작업이 이뤄졌다.

고정환 항우연 한국형발사체개발사업본부장은 “비행중 영상도 없어 한정된 자료로 시나리오를 만들었고 기업체와 함께 하며 원인을 비교적 빠르게 파악했다”며 “설계변경, 부분품 제작, 극저온 상태에서 검증 시험, 교체 작업, 일부 재조립을 거쳐 발사를 앞두게 됐다”고 설명했다.

누리호 2차 비행순서와 성능검증위성 운영순서.(자료-항우연,AP위성, 디자인=이데일리)

1.5톤 중량중 일부는 성능검증용 위성으로

우리나라는 로켓을 개발하면서 발사해야 하기 때문에 한국형 발사체 개발사업은 총 2회의 시험발사와 1회의 본발사로 이뤄진다. 로켓 발사가 실패하면 비싼 위성도 함께 사라지기 때문이다. 가령 나로호 1,2차 발사 실패로 과학기술위성 2A, 2B호는 파괴돼 사라졌다. 마찬가지로 누리호도 처음 쏘는 로켓이기 때문에 작년에 쐈던 첫 발사는 100% 위성 모형을 실었다.

이번 발사도 시험발사이기 때문에 약 10%의 일부 위성만 싣는다. 누리호는 총 1.5톤을 실을 수 있는데 성능검증용 위성(162.5kg)을 이번 발사에서 탑재하고, 나머지는 지난번 처럼 1300kg의 위성 모형을 쓴다. 국내 4개 대학(조선대, 서울대, 연세대, KAIST)에서 만든 큐브위성 4기와 우주핵심기술 검증탑재체 3기가 성능검증위성에 포함돼 후속 발사에서 더 무겁고 비싼 과학위성을 실을 수 있는지 검증하는 역할을 한다.

우주핵심기술 검증탑재체는 달탐사 등에서 필요한 발열전지, 고속으로 자세를 제어할 수 있는 구동기인 제어모멘트 자이로, S-band 안테나, 사출장치인 큐브위성 발사관, 영상촬영장치인 VCS로 구성돼 각종 임무를 수행할 예정이다.

발사 45분후 위성 분리 확인..큐브위성 순차 사출도 관건

누리호가 성공적으로 이륙하면 1단 분리, 페어링 분리, 2단 분리를 한 뒤 두 차례에 거쳐 위성 분리(성능검증위성, 위성모사체 분리)를 할 예정이다. 우리나라 우주개발사에서 처음 시도하는 작업이다. 발사 뒤 897초 후 목표 궤도에서 성능검증위성을 먼저 분리한뒤 70초 후 위성모사체를 분리하면 여정은 마무리된다. 데이터 확인까지는 비행시간 15분과 임무 시간 30분을 더하면 45분안에 성공 여부를 확인할 수 있다.

성능검증위성 분리 이후 작업은 AP위성이 맡아서 진행한다. 전원 공급, 온보드컴퓨터가 부팅되는 초기화 작업을 수행하고 자세안정화를 시킨 뒤 태양을 향한 초기 자세제어를 마치면 지상국과 접속을 시도해 초기 기록과 상태정보를 전송할 예정이다. 이 과정이 정상적이면 일주일 동안 위성의 위치 정보 확인이 이뤄지며 지상국과 정상적인 교신이 가능하다고 판단되면 23일부터 29일까지 위성을 1기씩 내보내게 된다.

한상현 AP위성 위성사업본부 체계개발팀 실장은 “성능검증위성이 분리되면 위성이 정상궤도에 투입됐는지 여부를 먼저 점검하게 되며 이후 큐브위성 사출, 우주핵심기술 검증탑재체가 정상적으로 작동되는지를 확인할 계획”이라며 “독자기술로 발사체를 개발해서 우리가 만든 위성을 실어 우리땅에서 쏜다는 의미가 크기 때문에 누리호로 우리가 해외에 의존하지 않고 기술력을 확보해 기업들도 우주에 본격적으로 도전하는 기회가 됐으면 한다”고 했다.