한국형 발사체 '누리호' 준비 이상무

[이데일리 강민구 기자] 지난 15일 전남 고흥군 나로우주센터. 엔진연소시험동에서 130초 동안 굉음을 내며 엔진연소시험이 실시됐다. 발사체종합조립시험동 내부에서는 발사체 각 단별 조립과 성능시험이 한창이다. 발사대 현장에는 누리호 발사가 이뤄질 제2발사대가 모습을 갖추고, 발사대 진입로 공사도 진행중이다.

누리호 발사를 그래픽으로 구현한 장면.<사진=한국항공우주연구원>

15일 순수 국내 기술로 개발중인 한국형발사체 ‘누리호’ 개발 현장이 공개됐다. 누리호는 1.5톤급의 인공위성을 600~800km의 지구 저궤도에 보낼 수 있는 3단형 우주로켓이다.

올해는 비행모델 1호기 총조립과 2호기 구성품 제작과 시험이 이뤄지고, 내년 2월과 10월 2차례 발사가 이뤄질 예정이다.

누리호 개발은 1단부터 3단에 이르기까지 각 단별로 엔진을 포함한 구성품을 개발해 조립과 성능시험을 수행하고, 시험결과가 모든 규격을 만족하면 비행모델을 제작해 발사하는 순서로 진행된다.

임철호 한국항공우주연구원장은 “200여개 산업체와 난관을 극복하며 핵심기술 개발에 총력을 기울이고 있다”며 “올해 한국형발사체 비행모델을 총조립하고, 내년 본발사를 위한 준비가 이뤄질 예정”이라고 밝혔다.

발사체 단별로 제작 본격화

누리호 모델 개발은 체계개발모델(EM, Engineering Model), 인증모델(QM, Qualification Model), 비행모델(FM, Flight Model) 순으로 진행된다.

지난 2018년 시험발사체 발사로 한국형발사체 2단에 대한 검증이 완료돼 1단과 3단의 체계개발모델과 인증모델 개발이 진행중이다.

발사체 각 단별 조립과 검증도 이뤄지고 있다.<사진=강민구 기자>

총 145회 엔진시험 진행

누리호는 75톤급 엔진과 7톤급 액체엔진을 사용한다. 누리호 1단은 75톤급 엔진 4개를 묶는 클러스터링 작업을 통해 300톤급 추력을 갖게 된다. 1단 추력은 300톤급, 2단 추력 75톤급, 3단 추력은 7톤급이다.

새로 구축중인 제2발사대 모습.<사진=강민구 기자>

7톤급 엔진은 총 9기를 제작해 총 77회의 시험을 마쳤다. 75톤급 엔진은 지난 2018년 시험발사체 발사를 통해 비행성능 검증이 이뤄졌다. 이후 지속적인 지상 연소시험으로 엔진의 신뢰성을 확인하고 있다.

이날 엔진시험평가팀은 총 17기의 75톤급 엔진을 제작해 139회째 엔진연소시험을 진행했다. 연구진은 다음 달 중순까지 총 145회의 엔진시험을 마치고, 실제 비행에 활용할 모델을 시험할 예정이다.

올해 하반기에는 누리호에서 가장 큰 추력을 갖고 있는 1단을 조립해 엔진 4개를 묶은 상태에서 종합연소시험을 진행할 예정이다.

발사대 공정률 93%

나로우주센터에는 누리호가 발사될 제2발사대가 오는 10월 완공을 목표로 구축되고 있다.

앞서 구축된 제1발사대는 지난 2013년 나로호 발사에 활용됐고, 이를 개조해 시험발사체 발사에도 활용됐다. 이와 달리 제2발사대에는 누리호에 추진제를 공급하고, 발사체가 세워진 상태에서 발사 준비 작업을 수행할 수 있는 45m 규모의 엄빌리칼 타워가 세워져 있다.

완공 이후에는 누리호 인증모델을 발사대에 기립시켜 발사대 기능을 최종 확인할 예정이다.

강선일 항우연 나로우주센터 발사대팀장은 “발사대 전체 공정률은 93%이며, 발사관제소 운용 콘솔과 운용 알고리즘 검증과 발사대시스템 자체 검증 등을 진행해 오는 10월말까지 발사대시스템 제작·설치와 독립성능시험을 완료할 계획”이라고 말했다.

총 길이 33m의 나로호 보다 넓은 47.2m의 총길이를 갖춘 한국형발사체의 발사대 이동을 위한 진입로 확장 공사가 진행중이다.<사진=강민구 기자>

<아래는 고정환 한국항공우주연구원 한국형발사체개발사업단장과의 일문일답>

Q.한국형발사체개발사업이 계획대로 진행되고 있는가.

현 상황에선 그렇다. 발사계획대로 가고 있다. 기간안에 마치는 것이 중요하다. 일정에 맞추려고 노력하고 있다.

Q.무엇이 관건인가.

한국형발사체 발사 예정일은 내년 2월과 10월이다. 이전에 계획된 각종 시험들이 성공적으로 완료돼야 본 발사까지 이뤄질 수 있다. 개발상황에 따라 조금 빨라지거나 늦어질수는 있다고 본다. 아직 75톤급 엔진 연소 불안정시험과 같은 난제는 없다. 우리 스스로 설계하고 만들어가는 과정이기 때문에 개발하면서 어떠한 문제가 발생할지 모른다. 문제가 발생하면 밤을 새가며 이를 해결해야 한다. 지난 2015년부터 2016년초에 있었던 75톤급 엔진연소불안정시험 문제도 설계를 6차례 변경하고, 10여 차례 시험한 끝에 성공할 수 있었다.

Q.발사체 1단부의 엔진묶음(클러스터링) 시 작동 우려는 없는가.

1,2,3단 설계가 독립적으로 돼 있다. 단별로 시험하면 된다. 결합해서 확인할 부분은 많지 않다. 2,3단의 경우에는 일부 연결된 부분도 있다. 기본적으로 각 단별로 시험을 마치는 게 중요하다. 다만 특정부분은 가속도가 있어야 해서 지상시험이 어려운 경우도 있다. 이 경우는 2월에 비행하면서 검증해야 한다