불줄기 뿜는 누리호 75톤 엔진…“내년 초 하늘길 연다”

지난 15일 나로우주센터 엔진지상연소시험동에서 75톤 엔진 성능 시험이 이뤄지고 있다/사진=류준영 기자

‘쿵’, 지난 15일 12시 2분. 정적을 깨우는 굉음과 함께 전방 수km 앞에서 하얀 거대 뭉게구름이 피어오른다. 마치 초대형 아궁이 같은 엔진지상연소시험동에서 거세게 뿜어져 나온 흰연기는 2분이 지나면서 점차 잦아들기 시작했다.

국내 연구진들이 순수 우리 기술로 개발 중인 한국형발사체 ‘누리호(KSLV-Ⅱ)’ 1~2단부 75톤(t) 엔진의 연소시험 목표인 127초를 채우고도 남을 시간이었다. 나로우주센터 관제소 옥상에서 기자와 이 모습을 지켜본 임철호 한국항공우주연구원(이하 항우연) 원장은 “성공이네”라며 짧고 나지막하게 말했다. 상공을 가득 매운 흰연기는 엔진에서 뿜어져 나온 2000℃ 화염에 초당 1400리터(ℓ) 냉각수를 분사해 만들어진 약 1000리터의 수증기가 배출된 것이다.

한국형발사체 구성/자료=항우연

설을 앞둔 전남 고흥군 봉래면 외나로도의 나로우주센터에선 누리호의 심장인 75톤 엔진의 막바지 연소 인증 시험이 한창이다. 누리호는 1.5톤급 인공위성을 지상 600~800km인 저궤도에 투입할 수 있는 3단형 우주발사체다. 총 1조9572억원(2010~2022년)의 예산이 투입되며, 내년 2월, 10월 두 차례 발사를 앞뒀다.



우주에서 실어간 위성을 목적한 궤도에 올려놓을 3단부 7톤 엔진은 작년 총 77회, 누적 연소시험시간 1만2325초를 끝으로 최종 점검을 마친 상태다. 항우연은 올해 1단 75톤 엔진 완성에 총력을 기울인다. 고정환 항우연 한국형발사체개발사업본부장은 “엔진, 구성품을 개발 조립하고 성능시험을 수행해 결과가 모든 규격을 만족하면 비행모델(FM, Flight Model)을 제작해 발사하는 순서로 순조롭게 개발을 추진 중”이라며 “올 상반기에 75톤 연소시험을 마무리하고, 하반기에는 실제로 우주로 날아갈 FM 개발에 착수할 예정”이라고 말했다.

연소시험중인 75톤 엔진/사진=류준영 기자

연소시험이 끝나고 두어 시간이 흘렀지만, 엔진지상연소시험동엔 여전히 매캐한 화약 연기 냄새가 진하게 배어 있었다. 한영민 항우연 엔진시험평가팀장은 “오늘 정오에 75톤 엔진의 139번째 연소시험을 진행했고 오후 5시 140회를 실시한다”며 “2월 중순까지 총 145회를 진행할 예정”이라고 말했다. 항우연은 1단 엔진의 안전성·내구성·신뢰성 확보를 위해 당초 목표(127초)보다 두 배 많은 최대 260초 연소 성능을 확보한다는 계획이다.

조립중인 누리호 1단 체계개발모델(EM)/사진=항우연

발사체종합조립동 발사체조립장엔 1단 조립을 위한 기다란 원통형 몸체(1단 체계개발모델)가 수평으로 누워 있고, 수백 개의 밸브, 배관 등 발사체 서브 장비들이 밀봉된 상태로 어지럽게 놓여있었다. 이곳에서 올 하반기 누리호에서 가장 큰 추력을 갖는 1단 로켓을 조립한다. 1단은 75톤급 엔진 4개를 묶는 클러스터링 작업을 통해 300톤급 추력을 갖게 된다. 전영두 발사체계종합팀장은 “체계개발모델은 현재 4개 엔진을 달지 않은 상태로 연료(케로신)와 산화제(액체산소)가 제대로 공급·배출되는지를 알아보는 수류 시험을 진행 중”이라고 말했다. 점검이 끝나면 4개 엔진을 붙여 지상 연소시험과 발사대 시험까지 진행하는 인증모델(QM, Qualification Model)과 FM을 상하반기에 각각 만들 예정이다.


조립장에서 최종 완성된 누리호(총길이 47.2m, 최대직경 3.5m)는 특수이송차량에 실려 제2발사대로 옮겨지다. 누리호는 나로호(총길이 33m, 최대직경 2.9m)보다 커 지상 도로 이송 시 회전반경이 더 넓다. 이 때문에 현재 진입도로 폭을 넓히는 확장공사가 한창이다.

엄빌리칼타워/사진=류준영 기자

누리호를 발사 순간까지 지탱하며 연료를 공급하는 제2발사대는 오는 10월 완공을 목표로 구축 중이다. 현재 공정률은 93%다. 오는 4월말까지 설치작업이 끝나면 11월부턴 누리호 인증모델을 기립시켜 발사대 기능을 최종 확인할 예정이다. 제2발사대에는 누리호에 추진제를 공급하고 발사체가 세워진 상태에서 발사 준비 작업을 할 수 있는 45.6m 높이의 엄빌리칼타워도 세워졌다.

신규 구축중인 누리호 제2발사대/사진=항우연

강선일 항우연 발사대팀장은 “아찔한 수십 미터 고공에 올라 발사 20~30분 전까지 모든 발사 준비 작업을 마무리해야 한다”면서 “직원들에게 농담으로 번지점프 10번씩 하고 오라고 얘기했다”며 너털웃음을 지었다. 임철호 항우연 원장은 “200여 협력기업들과 함께 연내 누리호 개발을 마무리하고 내년에 성공적으로 발사하겠다”고 말했다.