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"잘해야 30~40%?" 발사 D-1 '누리호'…실패란 없다

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  • 변휘 기자
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  • 2021.10.20 05:30
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발사대로 이홍해 기립장치에 장착된 누리호./사진제공=한국항공우주연구원
발사대로 이홍해 기립장치에 장착된 누리호./사진제공=한국항공우주연구원
순수 국내 기술로 개발된 한국형 발사체 '누리호'(KSLV-Ⅱ)'가 오는 21일 우주로 향한다. 이는 한국 우주기술 역량의 결집체다. 세계적으로 신형 발사체의 성공률은 30~40%에 머물지만, 누리호는 애초에 '실패'를 염두에 두지 않았다. 설사 예상한 궤도에 위성 모사체(더미)를 올려놓지 못해도, 발사 경험만으로 한국 우주기술은 한 단계 진보하는 계기가 될 것이란 자신감에서다.

19일 한국항공우주연구원에 따르면, 누리호는 오는 21일 전남 고흥 나로우주센터에서 우주로 솟아오른다. 발사 시간은 오후 3시~7시 이내로 정했는데, 기상 상황과 우주 물체와의 충돌 가능성 등을 계산해 발사 1시간30분 전에 발표된다. 준비 시간 등을 고려하면 오후 4시쯤이 유력하게 거론된다.


8년 전 '나로호' vs 오늘의 '누리호' 뭐가 다를까


누리호는 1.5t급 실용위성을 지구 저궤도(600~800㎞)까지 올리는 우주 발사체다. 1t급 이상의 실용위성을 쏴 올릴 수 있는 국가는 러시아·미국·프랑스·중국·일본·인도 등 6개국 뿐이다. 성공시 한국이 7번째 나라가 된다.

2013년 한국의 첫 우주발사체 '나로호'(KSLV-Ⅰ)와는 차이가 크다. 나로호는 탑재물 무게가 100㎏에 불과했고, 고도 300㎞가 목표였다. 특히 나로호 엔진은 2단으로 구성됐는데, 170t급의 1단 액체엔진을 러시아가 통째로 만들었다. 반면 누리호는 탑재중량과 목표 고도가 나로호 대비 월등한 것은 물론 국내 연구진이 발사체의 '심장'이라 할 수 있는 엔진과 추진체 탱크의 설계·제작부터 발사대 설계·공사까지 모두 국내 기술로 해결했다.

국내 연구진은 시행착오를 거쳐 75t급 엔진을 개발했고, 올 8월 기준 총 184회, 누적연소 시간 1만8290초의 시험을 거쳤다. 또 누리호 엔진은 3단인데, 1단은 75t급 4기를 묶어 총 300t급으로 완성했다. 발사대도 다르다. 나로호 등을 쏘아올린 제 1발사대는 러시아로부터 기본 도면을 입수해 국산화 과정을 거친 반면 누리호를 쏘는 제2발사대는 순수 국내 기술로 구축했다.
/사진제공=한국항공우주연구원
/사진제공=한국항공우주연구원


누리호 발사 성공률..."잘해야 30~40%?"


누리호 발사의 성공률은 생각만큼 높지 않다. 한국항공우주연구원에 따르면, 누리호처럼 새롭게 개발된 발사체 첫 모델의 성공률은 세계적으로 30% 안팎, 미국·러시아와 같은 우주 기술 선진국의 초기 발사 성공률은 40% 수준이었다.

실제로 '스페이스X'의 초기 발사체 '팰컨1'은 5번 발사 시도 중 3번이 실패였다. 미국의 우주 계획 초기에 사용된 '아틀라스' 시리즈 역시 8번 발사 시도 중 5번은 실패했다. 러시아와 합작한 나로호 역시 두 차례 실패 후 3번째만에 성공할 수 있었다. 우주기술 강국으로 발돋움하기까지 30%의 벽을 넘기 위한 노하우 축적의 시간이 필요한 셈이다.

성공의 관건은 '단 분리'이다. 누리호 각 단의 로켓이 계획대로 분리·점화되고 위성 더미를 목표 궤도에 진입시켜야 하는데, 지상에서 검증이 불가능한 1·2단 엔진의 분리는 이번 발사를 통해 처음 시도되기 때문이다. '1단·페어링·2단 분리'는 제주추적소에서, '3단 엔진 종료, 더미 위성 분리'는 서태평양 팔라우 추적소에서 맡는다. 실제 위성 더미 분리는 발사 후 약 16분, 데이터 확인까지는 30분 가량이 걸린다.
75t급 엔진 연소시험. /사진제공=한국항공우주연구원
75t급 엔진 연소시험. /사진제공=한국항공우주연구원


누리호, '거의 매년' 쏘아 올린다...이번에는 '시험'(?) 발사


누리호의 비행이 계획대로 이뤄지지 않아도 '실패'라고 규정할 순 없다. 최근 황성훈 과학기술정보통신부 우주기술과장은 브리핑에서 이 같은 경우 "'실패'가 아닌 '비정상 비행'으로 표현해달라"고 언론에 당부했다. 비행시험을 통한 연구개발의 연속성을 강조하는 취지다. 과거 나로호 발사 실패 당시에도 '세금 낭비'라는 일각의 비난이 있었지만 결국 세 번째 시도에서 성공했고, 그 경험이 누리호까지 이어진 것처럼 말이다.

이번 누리호 발사에 진짜 위성이 아닌 1.5t 무게의 위성 모양 더미가 실리는 것도 같은 이유다. 이번 1차 발사가 누리호 개발의 마지막 단계인 일종의 성능 확인 절차이기 때문이다. 정부는 누리호 연구개발을 통해 △중대형 액체로켓엔진 개발·보유 △액체엔진 시험설비 구축 △한국형 발사대 설계·제작 △ 대형 추진제 탱크 제작 및 배관 △엔진 클러스터링 기술 보유 등의 성과를 거두기도 했다.

또 1차 발사의 성패와 관계없이 누리호는 앞으로 세 차례의 발사가 예고돼 있다 .내년 5월 2차 발사에선 0.2t 무게의 성능 검증 위성과 1.3t의 더미 위성을 각각 싣는다. 이후로는 진짜 인공위성을 궤도에 올리기 위한 사업을 추진하게 된다. 이후 2024년, 2026년, 2027년 등 거의 매년 실제 인공위성을 탑재해 궤도에 올리기 위한 새로운 도전이 기다리고 있다.



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