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아리안 6 발사체 조립 현장 가 보니..., 비용은 줄이고 성능은 높이고!

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2018년 06월 04일 18:09 프린트하기

과학기술정보통신부는 최근 정지궤도 복합위성 ‘천리안 2A호’를 오는 11~12월 사이 발사할 예정이라고 밝혔다. 또 10월에는 한국형 발사체의 75t급 엔진 성능을 검증하기 위한 시험 발사도 예정돼 있다. 올해 하반기에만 중요한 발사가 연이어 이뤄지면서 우리나라는 우주강국의 꿈에 한 발짝 다가서게 된다. 이에 앞서 우주 선진국은 어떤 준비를 하고 있는지 확인하기 위해 지난 29일, 유럽우주국의 발사체 개발 현장을 찾았다. 

 

프랑스 파리에서 버스로 1시간 남짓 떨어진 소도시 베르논에 위치한 아리안스페이스의 베르논 시설이다. 베르논 시설은 아리안 발사체의 추진기관 디자인부터 개발, 생산 및 시험이 이루어지고 있는 곳이다. 

 

아리안스페이스는 세계 최초의 상용위성 발사 회사로, 현재 전세계 상업 발사 시장의 50%를 점유하고 있다. 아리안과 소유즈, 베가 발사체를 통해 550기 이상의 인공위성을 궤도에 발사했다. 최근에는 차세대 발사체인 아리안 6 개발이 한창이다. 아리안 6는 민간 인공위성 50% 이상을 우주로 쏘아 올린 아리안 5의 후속작으로, 2020년 발사를 목표로 하고 있다. 

 

줄리안 워틀레 아리안스페이스 홍보실장의 안내에 따라 시설 안으로 들어가자 아리안 6에 사용되는 Vulvain 2.1 엔진과 Vinci 엔진이 나타났다. 다양한 부품들이 복잡하게 연결된 두 엔진은 전체 높이가 3m가 넘을 정도로 컸다.
 

 

연구원들이 아리안 6에 들어갈 엔진을 조립하고 있다. 아리안스페이스 제공
아리안 6에 사용될 엔진을 조립하고 있는 연구원들의 모습. 아리안스페이스 제공

워틀레 홍보실장은 “아리안 6는 아리안 5의 신뢰성을 유지하면서 더 높은 경쟁력을 확보하는 게 목표”라면서 “특히 Vinci 엔진은 재점화가 가능한 엔진으로, 소형 군집위성을 발사하는 임무에 이상적”이라고 강조했다.

 

Vinci 엔진은 아리안 6 발사체의 2단에 위치한다. 발사체가 우주에 진입한 뒤 정해진 궤도에 다다르면 위성이 발사체로부터 분리된다. 이때 Vinci 엔진이 재점화를 해 위성이 정확한 위치에 자리 잡도록 돕는 역할을 한다. 

 

이 기능은 특히 소형 군집위성 미션에 탁월하다. 소형 위성은 대형 위성에 비해 크기가 작은 대신, 여러 대가 넓은 지역에 걸쳐 군집 비행을 한다. 만약 엔진을 재점화 해 발사체를 정확히 위치로 이동시키면, 여러 대의 소형 위성을 보다 효율적으로 정확한 위치에 하차시킬 수 있는 것이다. Vinci 엔진은 최대 5회까지 재점화가 가능하다. 현재 140회 이상, 누적 13시간 이상의 연소시험을 마친 상태다.
 

Vinci 엔진이 일부 소형 위성을 분리시킨 뒤 재점화 되어 이동하고 있는 모습. 아리안스페이스 제공
Vinci 엔진이 소형 위성 일부를 분리시킨 뒤 재점화되어 이동하고 있는 모습. 아리안스페이스 제공

아리안스페이스가 Vinci 엔진의 이같은 기능을 강조한 이유는 최근 발사시장에서 소형 위성에 대한 수요가 늘고 있기 때문이다. 앞서 파리 본부에서 만난 자크 브레통 부사장은 “대형 위성 발사 시장은 이전보다 감소하는 추세인 반면, 소형 위성 발사 수요는 급증하고 있다”며 “앞으로 이 분야에 더 많은 기업이 생기고, 무한경쟁이 일어나게 될 것”이라고 말했다. 

 

소형 위성은 대형 위성에 비해 만드는 데 드는 시간과 비용이 적게 든다. 실패하더라도 부담이 덜 든다. 또한 위성을 실을 발사체의 크기가 작아진다. 결국 ‘경제성’ 때문이다. 장영순 한국항공연구원 발사체체계개발단 단장은 “최근 발사 시장에 민간업체의 참여가 늘어나면서 비용 절감에 대한 경쟁이 활발하다”면서 “발사 비용을 줄이거나 로켓을 재사용하는 방법 등이 논의되거나 실현되고 있는 추세다”라고 분석했다.

 

아리안스페이스 또한 아리안 6의 발사 및 제작 비용을 줄이는 데 집중하고 있다. 이는 파리 근교 레뮤로에 위치한 종합조립시설에서 확인할 수 있었다. 발사체 조립동이 있는 시설에 들어서자 두 개의 건물이 눈에 띄었다. 하나는 수직으로 길게 세워진 건물로 아리안 5가 조립되는 곳이고, 다른 하나는 수평으로 길게 누워 있는 아리안 6의 조립동이다.

 

두 발사체의 조립동의 모습이 이렇게도 큰 차이가 나는 이유는 무엇일까? 워틀레 홍보실장은 “아리안 6는 비용 절감을 위해 아리안 5와 달리 가로로 조립하기로 했고, 이를 위해 조립동 건물을 수평으로 길게 짓게 되었다”고 설명했다.
 

수직으로 조립되고 있는 아리안 5 발사체의 모습. 아리안스페이스 제공
수직으로 조립되고 있는 아리안 5 발사체의 모습. 아리안스페이스 제공

우선, 아리안 5의 발사체는 수직으로 세워진 채로 조립되고 있었다. 이후 배에 실려 조립시설 옆에 있는 센느강을 따라 남미의 프랑스령 기아나에 위치한 쿠루 우주센터로 옮겨져 하나의 발사체로 완성된다. 이때 발사체는 배 위에 싣기 위해 조립한 발사체를 수평으로 눕히는 과정이 필요하다. 하지만 발사체는 크기가 매우 크고 무거워서 수평으로 눕히는 작업 자체가 오래 걸리고 어렵다. 아리안스페이스는 이 과정을 줄이기 위해 아리안 6를 처음부터 수평으로 조립하고 있다.

 

비용 절감의 또다른 예는 발사체의 핵심인 엔진을 만들기 위해 3D 프린터를 활용한다는 점이다. 3D 프린터로 엔진 부품을 만들면 생산 비용을 줄일 수 있다. 사람이 만들기 어려운 부품도 빠르고 정교하게 만들 수 있다는 장점도 있다.  

 

워틀레 홍보실장은 "2020년 발사를 목표로 차세대 발사체 아리안 6을 개발하고 있다"며 "이 발사체가 개발되면, 위성 발사 비용을 현재의 절반까지 줄일 수 있으리라 기대한다"고 밝혔다.

 

 

※ 이 기사는 한국언론진흥재단의 지원으로 취재, 작성되었습니다.

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