발사 성공 시 한국 자력 위성 수송 능력 증명

헬륨탱크 고정 문제 해결…"긴장 늦출 수 없어"

누리호가 15일 두 번째 도전에 나선다. 이번에는 위성 모사체가 아닌 실제 인공위성을 싣고 우주를 향해 불길을 뿜는다.

한국형 발사체 누리호(KSLV-II)는 2021년 10월 첫 시험 비행에 도전했으나, 미완의 시도에 그쳤다. 15일 발사되는 2호기는 첫 비행에서 발견된 문제를 개선했을 뿐 아니라, 실제로 작동하는 인공위성을 우주로 가져간다. 

지금까지 한국 기술로 개발된 위성이 올라갈 때는 외산 발사체를 빌려 탔지만, 이번 발사에 성공하면 한국이 자력으로 위성을 궤도에 진입시키는 첫 사례가 된다.

◇우주로 향하는 누리호, 우주의 꿈 담은 '5개의 별' 가져간다

2차 발사를 통해 우주로 향하는 인공위성은 총 5기로, 'AP위성'에서 개발한 '성능 검증 위성'과 조선대학교, 서울대학교, 연세대학교, 한국과학기술원(KAIST)에서 개발한 '큐브 위성 4기'로 구성됐다.

약 160㎏인 '성능 검증 위성'은 2년간 지구 궤도를 돌며 ETG, CMG, SHA 등 탑재체로 첨단 우주 기술을 시험한다. ETG는 온도 차를 이용하는 발열전지, CMG는 고속 자세제어용 구동기, SHA는 일종의 안테나다. 

4개 대학에서 개발한 큐브 위성은 처음에는 성능검증위성에 실려 우주로 나갔다가 23일부터 29일까지 4차례에 걸쳐 성능검증위성에서 분리되어 제각기 임무를 수행한다. 

조선대학교의 큐브위성은 적외선을 이용해 지구를 관측하고, 서울대의 위성은 GPS 반송파를 이용해 지구 대기를 관측한다. 또 연세대학교 위성은 미세먼지를 모니터링하고 KAIST 위성은 초분광 카메라로 지구를 관측한다. 

이번 2차 시험 발사가 성공해 위성 수송 능력을 증명하면, 후속 '한국형 발사체 고도화사업'을 통해 '차세대 소형위성' 및 '초소형 위성 1호~11호'를 4차례에 걸쳐 우주로 보내는 추가 발사가 이뤄진다.

◇1차 발사 문제점 개선 완료…빈틈을 줄이기 위해 노력하는 개발진

누리호는 1차 발사에서 클러스터링 기술, 엔진 완전 연소, 단 분리 등 어렵다고 꼽힌 기술적 과제를 성공적으로 수행했지만, 예기치 못한 오작동을 겪었다. 3단의 엔진이 예상 시간보다 조기에 연소를 마친 것. 

과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원은 '누리호 발사조사위원회'를 구성 2600여개의 텔레메트리 데이터를 분석했다. 그 결과 도출된 결론은 '부력'을 과소평가한 것이었다.

조사위원회는 "누리호는 비행 중 진동과 부력으로 인해 헬륨탱크에 가해지는 액체산소의 부력이 상승할 때 고정장치가 풀려 헬륨탱크가 하부 고정부에서 이탈한 것으로 추정한다"며 "이탈된 헬륨탱크가 계속 움직이면서 탱크 배관을 변형시켜 헬륨이 누설되기 시작했으며, 산화제탱크의 균열을 발생시켜 산화제가 누설되었다. 이로 인해 3단 엔진으로 유입되는 산화제의 양이 감소하면서 3단 엔진이 조기에 종료되는 결과를 낳았다"고 설명했다. 

즉 예상보다 큰 부력이 가해져 움직이면 안 되는 헬륨탱크가 여기저기 움직이며 산화제탱크를 파손, 연료가 누설된 것이다. 

연구진은 이같은 원인 분석 결과를 바탕으로 3단 산화제탱크 내부의 고압헬륨탱크가 이탈하지 않도록 하부고정부를 보강하고, 산화제탱크 맨홀덮개의 두께를 강화하는 등 기술적 조치를 실시했다.

그렇다면 이번 보완 조치로 누리호의 2차 비행은 성공한다고 안심할 수 있을까?

연구진은 긴장을 늦출 수 없다는 입장이다. 10일 장영순 항우연 발사체체계개발부장은 기자간담회에서 "발사체 발사는 항상 예기치 못한 부분이 발생할 수 있기 때문에, 어떻게 (문제를) 최소화할 수 있을지 하는 부분에서 긴장을 늦추지 않고 있다"고 말했다.

기사제공=뉴스1(시애틀N 제휴사)