항우연 개발진에게 듣는 누리호 발사 Q&A
한국형 발사체 누리호가 10월 21일 첫 발사를 앞두고 있다. 누리호는 1.5t급 실용위성을 지구 저궤도(600∼800㎞)에 올릴 수 있다. 이 정도의 우주 수송 능력을 갖춘 곳은 미국과 러시아, 유럽, 인도, 프랑스, 일본밖엔 없다. 누리호 발사가 성공하면 한국은 7대 우주강국에 올라서게 된다.
한국형 발사체 누리호가 8월 26일 발사 전 최종 점검(Wet Dress Rehearsal)을 받기 위해 발사대에 기립되어 있다. / 항우연 제공
누리호는 국내 과학기술·제조 역량의 집결체이다. 12년간 2조원의 예산을 투입했고, 300여개 기업에서 500명 이상이 개발에 참여했다. 우주 선진국은 국내총생산(GDP)의 0.2% 내외를 우주개발에 투입하고 있다. 우리나라는 0.04%에 불과하다. 예산과 인력이 선진국에 비해 턱없이 부족한 상황에서도 짧은 기간 우주 선진국의 기술을 빠르게 따라잡았다.
첫 시도에서 로켓 발사에 성공할 확률은 30% 정도이다. 우주 선진국도 수없이 많은 도전과 실패 끝에 우주 기술을 확보했다. 누리호 발사가 성공하든 실패하든 우주 발사체 개발은 계속돼야 한다. 강선일 항공우주연구원(항우연) 발사대팀장, 한영민 항우연 발사체엔진개발부장에게 누리호 발사 당일 눈여겨볼 사항을 물어봤다.
Q 누리호 발사대를 별도로 만든 이유는.
“발사대는 발사체와 기계적·전기적으로 인터페이스가 100% 맞아야 한다. 대부분 해외 발사장도 하나의 발사대에서 하나의 발사체를 운용한다. 나로호에 비해 누리호는 추력이 2배 이상이고 1단은 물론 2단 및 3단에도 액체 추진제를 탑재해 제1발사대에서 운용이 불가능해 제2발사대를 새로 만들었다. 나로우주센터 설계 단계에서부터 계획된 것이다.”
Q 발사대 주요 시스템은 어떤 역할을 하나.
“제2발사대는 지상기계설비, 추진제공급설비, 발사관제설비로 구성된다. (추진제를 공급하는) 엄빌리칼 회수장치나 엄빌리칼타워, 지상고정장치 등은 지상기계설비에 속한다. 추진제와 고압가스를 공급하는 설비를 추진제공급설비라고 한다. 발사관제설비는 이를 통합 제어하는 두뇌와 신경라인 역할을 한다.”
Q 대륙간탄도미사일과 우주발사체의 차이점은.
“기술적으로 많은 부분을 공유한다. 실제 미국·러시아 등의 위성발사체는 탄도미사일에서 파생·발전했고, 탄도미사일을 위성발사체로 재활용하는 경우도 있다. 차이점은 발사 후 대기권에 재진입하는 것이 탄도미사일이라면 우주발사체는 우주궤도 진입을 목표로 하는 데 있다. 우주발사체는 더 고도의 기술이 필요하다. 발사체가 우주궤도에 진입하려면 더 높은 속도가 필요하고, 이를 위해 엔진의 비추력(주어진 질량의 추진제로 로켓이 얼마만큼의 속력 변화를 내는지 보여주는 지표)을 높이고, 발사체를 경량화해야 한다. 긴 비행시간과 거리로 인해 유도항법 기술의 정밀성도 높다. 우주발사체의 경우 다단으로 구성돼 비행 중 단 분리 기술과 엔진 점화 기술도 필요하다.”
Q 발사 전 절차는.
“발사 전날 오전 발사체를 조립동에서 발사대로 이송한다. 이송된 발사체를 기립장치와 연결해 세우고 발사대에 고정한다. 이후 발사체와 통제시설을 연결하는 전기케이블을 연결해 발사체의 상태를 확인하고, 엄빌리칼을 체결한 후 발사체 내부 공조를 위한 공조장치를 가동한다. 여기까지 발사 하루 전 작업이다. 발사 당일에는 발사체 내부의 밸브나 센서를 점검하고 발사대의 안전시설을 철거하고 작업인원을 소개한다. 추진제 공급과 발사체 최종 점검이 끝나면 10분간의 자동운용 절차를 거쳐 엔진이 점화된다.”
Q 발사 순간 눈여겨볼 점은.
“엔진이 점화되면 불기둥과 함께 화염유도로로 분사되는 냉각수가 증발하면서 거대한 구름이 생긴다. 엔진이 정상 추력을 내면 이륙 명령이 내려지고 발사체를 붙잡는 지상고정장치가 꽃잎이 벌어지듯 벌어지면서 발사체를 놓아준다. 발사체가 일정 높이까지 상승하면 엄빌리칼이 분리돼 안전하게 회수된다. 이 절차대로 발사대가 작동해야 안전한 이륙과 비행이 가능하다.”
Q 사고 위험 때문에 주변 지역을 소개한다고 들었다.
“해외 사례를 보면 발사체가 발사대에서 폭발한 경우가 있다. 이를 고려해 안전 반경을 계산한다. 누리호의 경우 약 2㎞ 정도이다. 안전반경 이내 모든 인원을 소개하고, 해상이나 공중의 배, 비행기 등도 안전반경 이내 접근을 통제한다. 인원 소개를 마쳐야 추진제 주입을 시작한다.”
Q 개발진은 어디서 발사를 지켜보나.
“안전 문제로 발사를 근접해서 보는 것은 불가하다. 발사 순간에는 모두 ‘발사관제소’의 각자 자리에서 발사체와 발사대 상태를 지켜본다. 그래서 맨눈으로 발사를 볼 수 없고, 폐쇄회로(CC)TV 등에서 영상을 확인한다. 발사 2~3초 후 전달되는 진동과 소리로 발사를 느낀다.”
Q 발사 장면을 보기 좋은 자리가 있다면.
“주로 전남 여수 쪽이다. 나로호 발사는 남열해수욕장에서 지켜본 분들이 많았다. 고흥군에서 운영하는 발사전망대에서도 잘 보인다고 한다. 얼마 전 개통된 여수와 고흥을 잇는 연륙교도 추천한다.”
Q 기상 변수가 중요한 이유는.
“대부분 지표면의 날씨와 바람에만 주목하는데 누리호는 공중의 날씨도 중요하다. 특히 비행 초기에 센 바람이나 낙뢰가 있으면 정확한 궤도로 비행하기 어려워 발사 당일 헬륨 풍선 등을 여러차례 띄워 고공 대기환경을 점검한다. 기상청 전문가 자문도 활용하고 공군 전투기도 누리호 비행궤적을 비행하며 기상 상황을 전해준다. 발사에 적합한 기온은 -10℃~35℃, 순간최대풍속은 21㎧ 이하여야 한다.”
Q 발사 시각을 결정할 때 고려 사항은.
“기상상황을 가장 먼저 본다. 누리호가 발사·비행하는 시간대에 경로상 다른 위성이나 우주쓰레기 등이 없는지도 봐야 한다. 이를 모두 고려해 21일 오전 최종 확정한다. 지금으로서는 오후 4시 전후가 유력하다.”
Q 발사 성공을 판단하는 기준은.
“누리호는 약 16분간 비행한다. 이 과정에서 주요 이벤트(페어링 분리, 단분리, 위성 분리 등)가 있고, 이벤트마다 정확히 진행돼야 위성을 원하는 궤도에 올릴 수 있다. 위성이 제 궤도에 투입되면 비로소 발사 성공을 선언할 수 있다.”
Q 10월 28일까지 발사 예비일을 둔 이유는.
“발사일은 항우연 연구원과 외부 전문가가 참여하는 발사관리위원회에서 최종 결정한다. 이때도 발사 당일 기상이나 외부 환경을 정확히 알 수 없다. 따라서 발사가 연기될 수 있다. 발사 경로상의 인접국들에 대한 통보나 선박, 비행기 통제 등의 이유로 일정기간을 비행 가능 시기로 잡는다. 이상이 발견되면 발사를 중지하고 다시 준비해 발사하도록 이 기간을 발사 예비일로 잡는다.”
<주영재 기자 jyj@kyunghyang.com>
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그럼, 국민이 바뀌란 소리냐?
대통령 말씀에 또 답답
