누리호 발사 성공!! 누리호 란? 누리호 개발, 누리호 개발 예산

순수 국내 기술로 제작된 한국형 최초 우주발사체 '누리호'((KSLV-Ⅱ)가 6월 21일 전남 고흥군 나로우주센터에서 발사되었다.  22일 새벽에 성능검증위성과 지상국 사이의 쌍방향 교신도 성공적으로 이뤄짐으로써 완변 성공을 이루어냈다.

 

누리호 2차 발사 성공을 계기로 한국은 세계 7대 우주강국 반열에 합류하게 되었다. 과학기술정보통신부과 한국항공우주연구원등에 의하면 세계에서 위성을 자력으로 발사할 수 있는 국가는 러시아, 미국, 유럽, 중국, 일본, 인도, 이스라엘, 이란, 북한 등이다. 이중에서도 무게 1t 이상의 실용급 위성 발사를 할 수 있는 나라는 미국, 러시아, 유럽, 인도, 일본, 중국 등 6 개에 불과하다. 우리나라가 7번째 나라가 되었다.

발사대에 기립중인 누리호

 

발사되는 누리호

 

누리호는?

누리호는 대한민국의 우주발사체이다. 한국 국내 기술로 설계, 제작, 시험, 발사 운용 등 무든 과정이 이루어진 발사체 및 플랫폼 기술을 아우는 명칭이다. 2010년 3월 개발 사업이 시작되어 2018년 4월부터 본격적으로 비행모델이 제작되었고, 2021년 8월 1차 시험발사체의 최종 조립이 완료되었다. 2021년 10월 300t급 추력의 시험발사체를 시험 발사했으나 목표궤도에 안착시키는 데는 실패하였고, 2022년 6월 21일 2차 발사에서 성공하였다. 

 

누리호 개발 역사

누리호 개발 사업은 2010년 3월에 시작. 개발 기간 12년, 개발 비용 2조 원, 개발 사업의 목표는 1.5t급 실용위성을 600~800km 지구 저궤도에 올릴 수 있는 발사체를 개발하는 것이다. 한국항공우주산업에서 누리호 체계의 총괄 조립을 담당했으며, 한화에어로스페이스에서 엔진의 조립을 담당했다.

 

누리호 개발의 핵심인 75톤급 액체엔진 개발은 나로호 개발 당시 선행 연구한 30톤급 액체 엔진 기술을 바탕으로 추진되었다. 75톤 엔진 개발 과정에서 중대형 엔진 개발의 가장 큰 기술적 난제인 연소불안정 현상이 발생해 16개월 동안 10여 차례의 설계 변경 후 2018년 4월부터 본격적으로 시험발사체인 비행모델이 제작되었다.

 

시험발사체 개발 과정에서 누리호 2단인 75톤 엔진에 대한 종합연소시험을 완료하였고, 2020년에 1단과 3단에 대한 종합연소시험이 완료되었다. 2020년에 1단과 3단에 대한 종합연소시험이 완료되었다.  이후 액체엔진 4기 클러스터링, 대형 추진제 탱크의 경량화, 3단형 추진기관 시스템 시험 등의 단계를 거쳐 시험 발사체가 제작되었다. 기존 엔진에 비해 개발 난이도가 높지만 연소 효율이 높은 다단연소 사이클 액체 엔진도 향후 누리호의 성능 향상에 활용되기 위해 병행 개발되었다.

 

2018년 본격적으로 시험 발사체가 제작되었으며, 11월에는 액체 엔진의 성능과 중량을 실험해보기 위한 75t급 시험발사체가 발사되었는데, 직경은 2.6m, 길이는 25.8m, 총중량은 52.1t로, 시험발사체의 상단에는 실제 위성 대신 중량 시뮬레이션을 장착했다. 누리호의 추력을 담당하는 75t급 엔진은 총 184회의 연소시험을 통해 누적 연소시간 1만 8천 290초의 테스트를 거쳤으며, 3단 엔진으로 쓰이는 7t급 엔진도 연소시험 총 93회, 누적 연소시험 1만 6천 925.7초를 수행하여 성능시험을 완료했다.

 

1차 시험 발사

누리호의 1차 시험 발사는 2021년 10월 21일 시행되었다. 원래 발사 예정 시각이었던 오후 4시에서 기상 상황에 따라 1시간 지연된 오후 5시 정각 발사되어, 1단 엔진이 고도 59km에서 성공적으로 분리되었고, 고도 191km에서 페어링 분리에 성공했으며, 고도 258km에서 2단 엔진이 분리되었다. 최종 고도 700km에서 위성 모사체 분리에도 성공했으나 3단 엔진의 가동이 약 46초 조기에 종료되어 위성 모사체를 궤도에 안착시키는 임무는 실패, 절반의 성공에 머물렀다는 평가를 받았다.

 

2021년 12월 29일 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원은 실패의 이유가 3단 로켓 안의 헬륨 탱크가 액체 산소의 부력 상승을 견디지 못하고 고정장치에서 떨어져 나오면서 산화제 탱크를 파손하여 정상적인 엔진 연소 시간을 달성하지 못했기 때문이라고 밝혔다.

 

2차 시험 발사

누리호의 2차 시험 발사는 2022년 6월 21일 시행되었다. 이보다 앞서 6월 15일 발사 예정이었으나 일기 사정과 부품 결함을 발견하여 21일로 연기되었다. 6월 21일 오후 4시 정각 발사되어, 1단 엔진이 고도 62km에서 성공적으로 분리되었고, 고도 202km에서 페어링 분리에 성공했으며, 고도 273km에서 2단 엔진이 분리되었다. 발사 14분 뒤 도달한 최종 고도 700km 에서 성능검증위성 분리에 이어 위성 모사체 분리에도 성공하면서 위성을 궤도에 안착시키는 임무에도 성공했다.

 

성능검증위성은 궤도를 돌면서 대전 항공우주연구원과 남극 세종기지에 설치한 안테나를 통해 지상국과 지속적으로 교신한다. 크기는 가로·세로·높이 모두 90cm 정도, 무게 162.5kg이며 임무 수행 기간은 2년이다. 성능검증위성은 궤도를 선회하면서 발사 7일 뒤부터 내장되었던 큐브 위성 4개를 이틀 간격으로 하나씩 사출 한다. 내장된 큐브 위성은 각각 지구 관측, 미세먼지 감시, 지표면 열 관측, 대기 관측 기능을 가진 소형 위성이다.

 

누리호의 미래

사실 누리호 발사가 성공했다고 해도 당장 상업용 발사체 시장에서 상용되는 것은 아니다.  누리호는 저궤도 발사체로 이미 세계 저궤도(600~800km 상공) 발사체 시장은 누리호보다 안정성, 가격 경쟁력이 뛰어난 경쟁자들로 넘쳐 상업성이 낮은 분야이다. 반면 누리호는 현재까지 연구 개발에만 2조 원의 예산을 썼고, 2027년까지 4기의 추가 로켓을 제조·발사해 안정성을 검증해야 한다.

 

그럼에도 누리호 개발과 성공은 국가 안보와 항공우주산업 발전에 큰 의미를 갖는다.  국가안보에 직결된 군사용 위성은 정보 유출의 위험이 있어 가급적이면 국내 업체를 이용해야 한다. 또 향후 한국 우주산업의 생태계 조성을 위해서도 중요한 작업이다. 이번 누리호 제조에는 항공우주연구원을 비롯해 한화에어로스페이스, 한국항공우주산업, 현대중공업 등 민간 기업 300여 곳이 참여하였다. 이들이 누리호 프로젝트를 통해 축적한 데이터, 설계 노하우, 숙련 인력들은 훗날 한국 민간이 새로운 발사체를 디자인하고 제조하는 자양분이 될 것이다.

2022.08.17 - [분류 전체보기] - 우주 발사체란 무엇인가? 나라 별 자체 개발 우주 발사체

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