이번엔 진짜 위성 싣고 가는 ‘누리호’..위성으로 뭘 하길래

[이데일리 강민구 기자] 국산 로켓 누리호가 ‘진짜 위성’을 싣고 오는 16일 오후 4시에 발사된다. 전남 고흥군 나로우주센터에서 부는 바람의 영향으로 발사예정일이 15일에서 하루 미뤄졌지만 기술적인 문제는 없다. 항우연 연구진은 ‘두 번 실패는 없다’며 새로운 대한민국 우주 역사를 새로 쓰겠다고 의지를 불태우고 있다.

작년에 발사한 로켓과 이번에 쏘는 로켓은 겉보기는 거의 같지만, 실제 위성(성능검증위성)을 실었다는 점에서 차이가 있다. 발사에 성공하면 우리땅에서 우리가 만든 로켓으로 우리 위성을 지구 저궤도에 올려놓을 수 있다.

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 도달했지만 지구 저궤도에 안착하기 위한 속도에 이르지 못해 지구로 떨어졌다. 이후 누리호 발사 조사위원회에서 3단 산화제탱크 내부에서 발생한 문제를 확인해 항우연 연구진이 문제를 중점 보완했다.

이번 발사가 성공적으로 이뤄지면 성능검증위성을 통해 위성을 지구 저궤도에 올려놓을 수 있게 되고, 국산 기술로 개발한 우주 부품들이 우주에서 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있다. 국내 대학에서 만든 큐브위성의 본격적인 임무 시작을 알리는 신호탄도 쏘게 된다.

13일 나로우주센터 발사체조립동에서 발사대 이송용 차량 작업 중인 누리호.(사진=한국항공우주연구원)

국내 대학서 만든 큐브위성들도 우주로

이번 누리호에는 성능검증위성과 위성모사체가 실렸다. 누리호의 탑재중량인 1.5t을 채우기 위해 실은 위성모사체(1.3t)는 작년 발사와 같지만, 성능검증위성은 처음 싣는다. 성능검증위성은 위성이 궤도에 안착해 교신부터 운용까지 제대로 작동하는지 확인하기 위한 위성이다. 우리나라는 로켓을 개발하면서 시험발사를 통해 성능도 검증하고 있는 단계에 있기 때문에 로켓 발사에 실패해도 타격이 적은 위성모사체를 싣는다. 자칫 로켓 발사가 실패하면 위성도 함께 사라질 우려가 있기 때문이다.

이를테면, KAIST 인공위성연구소가 주관해 만든 차세대소형위성2호(170kg 내외) 개발사업에 총 240억원의 예산이 투입됐는데, 자칫 누리호 발사가 실패하면 우주로 사라진다. 누리호는 아직 위성을 성공적으로 궤도에 안착시킨 경험이 없어 당장 차세대위성을 싣지 못하고 10% 내외의 탑재중량만 진짜 위성으로 실어 효과를 확인하게 되는 셈이다.

성능검증위성 안에는 국내 4개 대학(조선대, 서울대, 연세대, KAIST)에서 만든 큐브위성 4기와 우주핵심기술 검증탑재체 3기가 들어가 후속 발사에서 더 무겁고 비싼 과학위성을 실을 수 있는지 중점적으로 검증한다.

성능검증위성은 700km 고도에 안착한 뒤 큐브위성을 차례로 사출(쏘아 보내는 일)할 예정이다. 큐브위성은 가로, 세로, 높이가 각각 10cm인 정사각형 모양에 무게가 1kg인 규격화된 초소형위성으로 규모를 자유롭게 확장할 수 있다. 1999년에 미국에서 교육용 목적으로 탄생했지만, 민간우주시대와 맞물리면서 가볍고 간단한 임무를 할 수 있다는 장점 덕분에 활용성이 커지고 있다.

(그래픽=김정훈 기자)

(그래픽=김정훈 기자)

이번에 국내 대학에서 만든 큐브위성은 서로 부딪히면 안되기 때문에 조선대(6월 23일)부터 KAIST(6월 25일), 서울대(6월 27일),연세대(6월 29일) 순으로 시간 간격을 두고 사출한다. 이러한 큐브위성들은 그동안 비싼 해외 우주발사체에 실려 가서 우주에서 임무를 하기 어려웠는데 이번 로켓 발사로 본격적인 큐브 위성 임무들을 할 수 있는지 확인한다.

조선대의 큐브위성은 장적외선 다중밴드 지구관측 임무를 하고, 서울대의 큐브위성은 지구대기관측 GPS RO(전파엄폐) 데이터를 수집한다. 연세대의 큐브위성은 미세먼지 감시 임무를 하고, KAIST의 큐브위성은 초분광카메라로 지구관측 임무를 할 예정이다.

국산 기술로 만든 부품 우주서 작동하는지 점검

성능검증위성에는 우주핵심기술 검증탑재체도 실려 우주에서 필요한 핵심 기술도 검증하게 된다. 우주핵심기술 검증탑재체는 우리나라 정부출연연구기관, 기업 등이 우주핵심기술로 개발한 장치를 뜻한다. 앞으로 달탐사에 필요한 원자력전지 개발에 필요한 발열전지부터 고속으로 자세를 제어하는데 쓰는 제어모멘트자이로, S-band 안테나가 실렸다. 이와 함께 큐브위성을 우주로 내보내기 위한 큐브위성 발사관과 큐브위성 사출 영상을 찍기 위한 VCS(비디오 카메라 시스템)도 함께 탑재됐다.

안상일 항우연 위성우주탐사체계설계부 박사는 “성능검증위성이 로켓과 분리되면 우주공간에 안전하게 투입됐는지 먼저 확인할 수 있다”며 “탑재체 검증도 중요한데 7월부터 2년 정도 우주공간서 활용하고, 검증된 장치는 다음 우주 프로그램에서 활용할 기반을 확보하게 된다”고 설명했다. 안 박사는 “특히 S-band 안테나는 상업적으로 활용할 수 있을 것으로 기대되며, 우주공간으로 갈 기회가 없던 큐브위성도 발사돼 우주공간서 본격적으로 임무를 하게 된다”고 덧붙였다.

한편, 누리호 발사가 성공적으로 이뤄지면 후속 발사에서는 차세대 소형위성 2호처럼 중량이 큰 위성을 탑재할 예정이다. 후속 논의를 통해 누리호를 개량할지 여부를 결정하고, 누리호 반복발사를 통해 로켓 신뢰성도 검증할 예정이다.