700km 궤도 안착 후 위성체 발사도 성공적으로 수행
12년3개월 동안 250여명 연구 인력이 국내 기술로 개발
실용급 위성 발사에 성공한 세계 7번째 국가 입증
우리 기술로 개발된 '한국형 발사체' 누리호(KSLV-Ⅱ)가 우주를 향해 힘차게 날아올랐다. 누리호는 21일 오후 4시 정각 전라남도 고흥 나로우주센터에서 우주강국의 꿈을 힘찬 불길로 뿜어내며 우주로 향했다.
이종호 과학기술정보통신부 장관은 이날 오후 5시 10분 "누리호는 목표 궤도에 투입돼 성능검증위성을 성공적으로 분리하고 궤도에 안착시켰다"며 "한국형 발사체 누리호의 성공을 발표한다"고 밝혔다.
이 장관은 "대한민국 우주의 하늘이 활짝 열렸고 우리의 과학정보통신 기술이 위대한 전진을 이뤘다"며 "1992년 우리별 1호를 발사한 후 30년 만에 우리 땅에서 우리 손으로 발사체를 우주로 쏘아 올리는 7번째 나라가 됐다"고 했다.
그는 "8월에는 달궤도선 다누리호를 발사하고 국제 유인 우주탐사사업 아르테미스에도 참여하며 대한민국의 우주개발 역량을 키워나가고 각종 세제 지원 등 다양한 정책적 지원을 지속하며 자생적 우주개발 생태계를 창조해 나가겠다"고 말했다.
과기부는 이번 발사 성공을 기점으로 2027년까지 4번의 추가 발사를 통해 누리호의 기술적 신뢰와 안정성을 높여나갈 예정이다.
누리호의 발사 성공은 2번의 시도끝에 이뤄진 것이다. 지난해 10월 1차 시험발사에서는 발사는 성공했지만 목표는 달성하지 못했다. 미완의 성공이란 평가를 받았다.
이번 2차 발사에 성공하면서 우리나라는 자력으로 실용급 위성 발사에 성공한 세계 7번째 국가가 됐다. 외국의 발사체를 이용하지 않은 채 우리 힘으로 위성을 쏘아 올리고 주도적으로 우주 개발사업에 나설 수 있게 된 것이다.
우주로 떠난 누리호, 발사 성공에 이르는 여정
누리호는 인공위성을 고도 700㎞의 궤도에 올려 초당 7.5km의 속력(시속 2만7000km)으로 지구 주변을 안정적으로 돌도록 하는 것이 목표다.
'한국형 발사체'인 누리호는 21일 오후 4시 하늘로 향한 후 2분 7초 뒤 고도 59km지점에서 1단 엔진을 분리했다. 발사 3분 후에는 위성 덮개(페어링)를 분리하고 고도 200㎞를 통과했다.
발사 후 13분 경과 후에는 3단 엔진이 정지되며 700km 목표 궤도에 도달했다. 14분에는 성능검증위성, 16분에는 위성 모사체를 각각 분리했다.
이후 누리호는 목표 궤도 상공에서 위성체 발사를 성공적으로 수행한 후 궤도에 안착했다.
누리호에서 분리된 성능검증 위성은 남극세종기지와의 교신에도 성공했다.
독자 기술을 목표로, 나로호에서 배워 누리호에 집약시키다
누리호는 총 길이 47.2ｍ, 중량 200t 규모의 발사체다. 2010년 3월 처음 개발에 착수한 후 1.5t급 실용위성을 지구 저궤도(600∼800km)에 투입할 능력을 갖추도록 설계됐다.
12년 3개월 동안 250여 명의 연구개발 인력이 투입돼 전 과정을 국내 기술로 개발하고 시험 작업을 진행했다. 투입된 예산은 약 1조9572억 원이다.
우주 발사체 기술은 미사일 기술 통제체제(MTCR) 등 국제 규범에 따라 국가 간 기술 이전이 엄격히 금지돼 있다. 대륙간탄도미사일(ICBM) 기술과 비슷해 군사적 목적으로 전용될 우려가 있어서다.
우수발사체 기술을 자력 보유하기 위해 누리호는 나로호 발사 성공이라는 산통을 먼저 겪었다. 2013년 1월 3차 시도만에 비로소 성공한 나로호(한국형발사체 KSLV-Ⅰ)의 경우 1단 엔진은 러시아 기술에 의존해야 했다. 한국은 2단 고체 모터(킥모터)만 만들었다.
누리호의 가장 핵심적인 부품은 '발사체의 심장'이라고도 불리는 75t급 액체 엔진이다. 1단에서 75t급 액체 엔진은 4개가 한데 묶여 1개의 300t급 엔진처럼 동시에 점화한다.
우리나라는 이 엔진 개발을 통해 세계 7번째로 중대형 액체로켓엔진 기술을 확보하게 됐다. 지금까지 75t급 액체 엔진 개발에 성공한 나라는 러시아와 미국, 프랑스, 일본, 중국, 인도와 한국 뿐이다.
대형추진제 탱크, 초고온 가스 등이 흐르는 배관, 발사대 등 모든 주요 부품도 우리 기업과 연구진의 기술력으로 만들어졌다.
연구진은 지난해 10월 누리호 1차 발사의 실패 요인이었던 3단 엔진 조기연소 문제를 해결하기 위해 3단 산화제탱크 내부의 고압헬륨탱크가 움직이지 않도록 하부 고정부를 보강하고 산화제 탱크 맨홀 덮개 두께를 강화했다.
누리호 탑재 성능검증위성 역할도 주목
누리호는 궤도 정착뿐 아니라 누리호에 탑재된 성능검증위성이 제대로 역할을 수행하는가도 중요하다.
성능검증위성은 누리호의 발사 성능을 검증하기 위해 개발된 것으로 국내에서 개발한 우주기술들을 확인하기 위한 탑재체와 국내 대학들에서 개발한 큐브위성 4기로 구성된다.
성능검증위성의 중량은 약 180kg이다. 국내에서 개발한 발열전지 제어모멘트자이로와 S-band(에스밴드) 안테나를 탑재, 우주환경에서 탑재체가 설계에 따라 작동하는지를 확인한다.
큐브위성 4기는 600~800km 사이의 태양동기궤도에서 2년간 임무를 수행하게 된다. 큐브위성 4기는 조선대와 서울대, 연세대, 카이스트 등 국내 4개 대학의 학생들이 약 2년동안 개발한 것이다. 과기정통부에서 우주전문인력양성의 일환으로 추진했다.
큐브위성들의 임무는 지구대기관측 GPS RO(Radio Occultation), 데이터 수집 미세먼지 모니터링, 초분광 카메라 지구관측 전자광학 중적외선 장적외선, 다중밴드 지구 관측 등이다.
KPI뉴스 / 김윤경 기자 yoon@kpinews.kr
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