누리호 발사할 나로우주센터 제2발사대도 모두 국내 기술

누리호 발사할 나로우주센터 제2발사대도 모두 국내 기술

 

8년전 발사 성공한 나로호, 1단 엔진 러시아서 제작된 '반쪽짜리 국산'

한국형 발사체 '누리호' 기립 완료

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제공: 연합뉴스 한국형 발사체 '누리호' 기립 완료

(서울=연합뉴스) 오수진 기자 = 한국형 발사체 '누리호'(KSLV-II)의 1차 발사가 닷새 앞으로 다가오면서, 2013년 발사에 성공한 우리나라 최초의 우주발사체 나로호(KSLV-II)와 누리호 사이에 어떤 차이가 있는지 관심이 쏠린다.

16일 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원에 따르면 2단 발사체인 나로호는 탑재중량 100㎏, 총길이 33.5ｍ로 투입 목표 고도는 300㎞다.

3단 발사체인 누리호의 탑재중량은 나로호보다 15배나 무거운 1.5t이며 총길이도 1.4배 긴 47.2ｍ다. 목표 고도도 600∼800㎞로, 나로호의 300km보다 지구에서 훨씬 더 멀다.

나로호는 실어 나를 수 있는 탑재물의 무게가 소형 위성 1대 중량 정도인 100kg에 불과했지만, 누리호는 1t급 실용급 위성을 탑재할 성능을 갖췄다.

다른 나라의 도움 없이 발사체를 스스로 쏠 수 있는 나라는 러시아, 미국, 유럽, 중국, 일본, 인도, 이스라엘, 이란, 북한 등 9개국이지만 실용급 위성을 우주로 올려보낼 수 있는 기술을 보유한 나라는 현재 6개국뿐이다. 이스라엘, 이란, 북한은 300㎏ 이하 위성 자력 발사 능력 보유국으로 분류된다.

나로호는 2009년 첫 발사를 시도했으나 페어링(발사체 내 탑재물을 보호하는 덮개)이 분리 실패를 겪었고, 2010년 2차 발사에서는 이륙 후 발사체가 폭발했다. 마지막 시도였던 3차 발사도 두 번이나 발사일이 변경된 끝에 2013년 1월 20일 최종 성공했다.

두 발사체의 제원보다 중요한 차이는 발사체 제작 과정이다.

나로호는 러시아와 공동으로 개발했으며 지상에서 발사체를 밀어 올리는 발사체의 핵심 부분인 1단 액체 엔진은 러시아가 만들었다. 우리나라는 2단 고체 모터(킥모터)만 만들어 사실상 '반쪽짜리 국산'과 다름없었다.

이와 달리 누리호는 발사체의 심장에 해당하는 중대형 엔진을 자체 제작한 것은 물론이고, 발사체의 설계, 제작, 시험, 조립, 인증 등 모든 과정이 독자 기술을 통해 이뤄졌다.

누리호 1, 2단에는 75t급 액체 엔진이 실렸는데 이 정도 크기의 중대형 액체 엔진을 스스로 만들 수 있는 나라는 전 세계에서 6개에 불과하다.

엔진만큼 중요한 발사체 부품인 추진제 탱크도 순수 국내 기술이다.

추진제 탱크는 발사체 전체 부피의 80% 정도를 차지하며, 경량화할수록 발사체 성능을 높일 수 있다. 누리호의 추진제 탱크는 2㎜ 두께의 알루미늄으로 제작됐다.

누리호가 발사될 전남 고흥 나로우주센터 내 제2발사대도 설계부터 공사까지 모두 국내 기업이 진행했다.

제2발사대는 처음부터 누리호에 맞춰 설계됐다.

제2발사대에는 나로호가 발사된 제1발사대에는 없는 엄빌리칼(umbilical) 타워가 별도로 세워졌다. 엄빌리칼 타워는 발사체에 산화제, 추진제 등을 주입하는 역할을 한다. 나로호는 액체추진제를 쓰는 1단을 러시아에서 들여왔기 때문에 별도의 타워가 필요하지 않았다.  

kiki@yna.co.kr

  누리호 3단엔진 빨리 꺼진 이유는 ‘헬륨탱크 이탈’

박구인 2021.12.29. 14:11

지난 10월 한국형 발사체 누리호(KSLV-2)의 1차 발사 당시 산화제탱크의 고정장치가 풀리면서 헬륨탱크 이탈로 인해 3단 엔진이 조기 종료됐다는 조사 결과가 나왔다.

과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원은 지난 10월 21일 누리호 1차 발사 때 위성모사체가 궤도에 투입되지 못한 원인을 누리호 발사조사위원회(조사위)를 통해 규명하고 29일 최종 조사 결과를 발표했다.

조사위는 3단 산화제탱크의 압력이 저하돼 엔진이 조기 종료된 것은 내부에 장착된 헬륨탱크의 고정장치가 풀린 데 원인이 있다고 결론지었다. 헬륨탱크의 고정장치를 설계하는 과정에서 실제 비행 중 가해지는 액체산소의 부력 증가를 제대로 계산하지 못했고, 이에 따라 고정장치가 풀려 헬륨탱크가 하부 고정부에서 이탈한 것으로 추정했다.

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1차 발사 때 누리호의 이상 징후는 이륙 후 36초가 지난 시점부터 나타났다. 비행과정에서 특이 진동이 계측됐고, 헬륨탱크에서 헬륨 누설, 산화제탱크 기체 압력 상승 등 현상이 나타났다. 이륙 후 67.6초부터는 산화제 탱크 기체 압력이 내려갔고, 상부 표면온도 또한 급격히 떨어졌다. 이륙 후 115.8초가 지난 시점부터는 헬륨탱크의 압력이 떨어지고 3단 산화제탱크의 기체 압력이 상승했다.

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2022년6월15일 2차발사예정

조사위는 헬륨탱크가 이탈 후 계속 움직이면서 탱크 배관을 변형시켜 헬륨이 누설됐으며, 산화제탱크의 균열로 이어져 산화제 또한 누설된 것으로 파악했다. 이에 3단 엔진으로 유입되는 산화제의 양이 줄어 엔진의 조기 종료가 이뤄진 것으로 분석했다.

과기정통부와 항우연은 이같은 누리호의 기술적 보완을 위해 헬륨탱크 고정부 및 산화제탱크 구조 강화 등을 중심으로 한 세부 조치방안을 마련할 계획이다.

최환석 누리호 발사조사위원장이 29일 정부세종청사 과학기술정보통신부에서 누리호 1차 발사 시 위성모사체가 궤도에 투입되지 못한 원인 규명을 위한 누리호 발사조사위원회의 최종 조사 결과를 발표하고 있다.

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국민일보 최환석 누리호 발사조사위원장이 29일 정부세종청사 과학기술정보통신부에서 누리호 1차 발사 시 위성모사체가 궤도에 투입되지 못한 원인 규명을 위한 누리호 발사조사위원회의 최종 조사 결과를 발표하고 있다. 연합뉴스

조사위 위원장인 최환석 항우연 부원장은 “설계 시 비행 가속 상황에서의 부력 증가에 대해 충분히 고려하지 못해 국민들의 성원에 부응하지 못한 점을 안타깝고 송구스럽게 생각한다”며 “향후 철저한 보완을 통해 2차 발사를 준비해 나가겠다”고 말했다.

과기정통부는 지난 10월 말부터 항우연 연구진과 외부 전문가들로 꾸려진 조사위를 구성해 누리호 1차 발사의 기술적 사항을 조사해왔다. 과기정통부 권현준 거대공공정책관은 “사업추진위원회 및 국가우주실무위원회를 통해 기술적 조치에 따른 향후 추진일정을 확정해 나갈 예정”이라고 말했다.

박구인 기자 captain@kmib.co.kr

한국형 발사체 누리호(KSLV-II) 1차 발사

조사위에 따르면 누리호의 이상 징후는 이륙 36초 후부터 나타났다. 3단 탱크연결 트러스와 위성어댑터 등에서 특이 진동이 계측됐다. 이때 헬륨탱크에서 헬륨이 새 나가기 시작했고 산화제 탱크 기체 압력도 상승했다.

이륙 후 67.6초께는 산화제 탱크의 기체 압력이 떨어졌고, 산화제 탱크 상부 표면 온도가 급격히 낮아졌다.

이륙 후 115.8초에는 헬륨탱크의 압력이 떨어졌으며 3단 산화제 탱크의 기체 압력이 올랐다.

(발사체운반)

발사대 이송 완료후 기립 준비하는 누리호

조사위는 비행 중 3단 산화제 탱크 내부에 장착된 헬륨탱크가 하부 고정부에서 이탈한 것이 이런 이상의 원인이라는 결론을 내렸다.

비행 중 헬륨탱크에 가해지는 액체산소의 부력이 상승했고, 이때 고정장치가 풀리면서 헬륨탱크가 하부 고정부에서 떨어져 나간 것으로 추정된다는 것이다.

헬륨탱크 고정 장치 설계 시 비행 중 부력 증가에 대한 고려가 미흡했던 것으로 파악된다고 조사위는 설명했다.

조사위는 이탈된 헬륨탱크가 계속 움직이면서 탱크 배관을 변형시켜 헬륨이 새 나갔으며, 이후 산화제 탱크에서도 균열이 생겨 산화제가 새 나갔다고 덧붙였다.

이렇게 발생한 산화제 누설 탓에 3단 엔진으로 유입되는 산화제 양이 감소하면서 로켓 비행이 조기에 종료됐다고 조사위는 설명했다.

(누리호발사)

[그래픽] 누리호 로켓 3단 엔진 조기 종료 원인

과기정통부와 항우연은 이런 분석에 입각해 누리호의 기술적 보완을 위한 세부 조처를 마련하고 향후 추진 일정을 확정할 계획이다.

아울러 헬륨탱크 고정부와 산화제 탱크 구조 강화 등을 중심으로 기술적 보완 장치를 마련할 계획이다.

조사위 위원장인 최환석 항우연 부원장은 "설계 시 비행 가속 상황에서의 부력 증가를 충분히 고려하지 못했다"며 "향후 철저한 보완을 통해 2차 발사를 준비하겠다"고 말했다.

권현준 과기부 거대공공정책관은 "앞으로 사업추진위원회 및 국가우주실무위원회를 통해 기술적 조치에 따른 향후 추진일정을 확정할 예정"이라고 말했다.

jungle@yna.co.kr

[2022전망] 누리호 추가발사…'뉴스페이스' 대비 우주산업 본격 육성

송고시간2021-12-26 07:12 요약beta 공유 댓글 글자크기조정 인쇄

한국형 달궤도선 8월 발사·KPS 개발 본격 진행

(누리호-04)

무한 우주에 순간의 빛일지라도

(고흥=연합뉴스) 홍해인 기자 = 순수 국내 기술로 설계·제작된 한국형 발사체 누리호(KSLV-II)가 지난 10월 21일 오후 전남 고흥군 봉래면 나로우주센터에서 발사돼 성층권으로 향하고 있다.

2010년 3월 개발사업이 시작된 누리호는 1.5t급 실용위성을 지구 저궤도(600∼800km)에 투입하기 위해 제작됐다. 이날 발사에서 과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국항공우주연구원(항우연)은 누리호의 3단에 1.5t 모사체 위성(더미 위성)을 탑재했다. 2021.10.21 hihong@yna.co.kr

(서울=연합뉴스) 오수진 기자 = 한국형 발사체 누리호(KSLV-II)가 내년 2차 발사를 통해 완벽한 성공을 시도한다.

아울러 한국형 달궤도선(KPLO) 발사, 한국형 위성항법시스템(KPS) 개발 본격 착수 등 우주 강국으로 도약하기 위한 다양한 사업이 내년에 진행될 전망이다.

누리호는 지난 10월 21일 전남 고흥군 나로우주센터에서 1차 발사된 뒤 1, 2, 3단 분리 등 주요 비행 절차를 순조롭게 진행했다.

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하지만 3단부에 실린 1.5ｔ급 위성 모사체(더미 위성)를 목표 궤도에 올려놓는 최종 목표는 달성하지 못해 아쉬움을 남겼다.

누리호는 내년 2차 발사에서 0.2ｔ성능 검증 위성과 1.3ｔ 더미 위성을 동시에 탑재하고 이륙할 예정이다.

2차 발사일은 내년 5월 19일로 잠정 결정됐으며 기상 조건으로 발사일을 변경해야 할 상황을 대비해 발사 예정일 이후 1주일간(5월 20일∼5월 26일)은 발사 예비 기간으로 지정됐다. 다만 이렇게 잠정 결정돼 있는 2차 발사일은 앞으로 변경될 수 있으며, 누리호 1차 발사 결과를 분석중인 누리호 발사조사 위원회 활동 일정에 따라서도 바뀔 수 있다.

과학기술정보통신부(과기정통부)는 2차 발사 후에도 누리호의 성능을 꾸준히 개선하기 위해 한국형 발사체 고도화 사업을 진행한다.

한국형 발사체 고도화 사업은 지난 6월 예비타당성조사를 통과했으며 내년도 예산으로 1천728억원이 배정됐다.

이를 통해 누리호는 2차 발사를 제외하고도 내년부터 2027년까지 총 4차례에 걸쳐 반복 발사될 예정이다.

정부는 이를 통해 한국형 발사체 기술을 민간에 이전하고 민간 주도의 '뉴스페이스' 시대 진입을 가속할 계획이다.

또 발사체 설계·개발·서비스 등 관련 산업 전주기를 운용할 수 있는 우주 체계 종합기업도 육성할 예정이다.

내년 8월에는 한국형 달궤도선(KPLO)이 발사된다.

총중량 678㎏의 KPLO는 고해상도 카메라, 광시야 편광카메라, 자기장 측정기, 감마선 분광기, 우주인터넷, 섀도캠 등 6종의 탑재체를 활용해 달 탐사 임무를 수행한다.

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달궤도선 내년 8월 발사…2023년부터 달표면 촬영 등 임무 수행

(서울=연합뉴스) 내년 8월 발사될 한국형 달 궤도선(KPLO)이 달 상공 100㎞ 궤도에 안착한 뒤 달표면 촬영 등 다양한 임무를 수행할 예쩡이다. 사진은 달궤도선 가상도. 2021.4.1 [한국항공우주연구원 제공. 재판매 및 DB금지] photo@yna.co.kr

KPLO는 미국 스페이스X의 팰컨-9 로켓을 이용해 발사된다.

발사가 성공적으로 진행되면 KPLO는 내년 말 달 상공 100㎞ 궤도에 안착한 뒤 2023년부터 1년간 달 탐사 임무를 수행할 예정이다.

국내 우주 시장 저변 확대를 위한 우주 산업 육성 전략도 내년부터 본격적으로 추진된다.

과기정통부에 따르면 국내 우주 시장 규모는 2020년 기준 3조2천610억원으로, 세계 우주 산업의 1% 수준에 불과하다.

우주 강국 도입을 위해 정부는 2031년까지 공공 목적으로 사용할 위성 170여기를 개발한다.

내년에는 한반도 정밀관측, 환경·산림 관측에 쓰이는 다목적 실용위성 2기와 차세대 중형위성 1기를 개발할 계획이다.

정부는 혁신적인 아이디어를 보유한 우주 관련 중소 기업이 우주 시장에 원할히 진출할 수 있도록 초소형 위성 기반 사업 실증도 지원한다. 위성 영상 배포·처리·분석 플랫폼도 구축해 민간이 위성 영상에 보다 쉽게 접근해 다양한 사업에 활용할 수 있도록 도울 예정이다.

우주·항공 분야 핵심 인프라 중 하나인 한국형 위성항법시스템(KPS) 개발도 내년부터 진행된다.

KPS 개발 사업은 KPS 위성 8기를 배치해 한반도 주변에 초정밀 위치·항법 정보 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

KPS가 구축되면 자율주행차, 도심항공교통 등 4차 산업혁명 신사업의 주요 기반으로 활용된다. 유사시 금융, 전력, 통신, 교통 등 주요 국가기반시설의 안정성을 확보할 수 있다.

KPS 개발 사업에는 과기정통부를 비롯해 국토교통부, 해양수산부 등이 참여하며 2035년까지 총 3조7천234억이 투입된다. 이는 우리나라 우주 개발 프로젝트 역사상 최대 규모다.

kiki@yna.co.kr