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발사 관계자들이 전하는 누리호 엔진 시험발사 의미

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2018년 11월 29일 17:21 프린트하기

한국형발사체(KSLV-2) 누리호의 엔진 시험발사체 발사가 예정된 28일 오후 고흥 나로우주센터에서 옥호남 발사체기술개발단장(가운데) 발사 준비 상황 및 발사 계획 등에 대한 질문에 답하고 있다. 연합뉴스
한국형발사체(KSLV-2) '누리호'의 엔진 시험발사체 발사가 예정된 28일 오후 고흥 나로우주센터에서 옥호남 발사체기술개발단장(가운데) 발사 준비 상황 및 발사 계획 등에 대한 질문에 답하고 있다. 연합뉴스

 

한국이 독자 개발한 첫 우주발사체용 액체엔진 성능을 검증할 시험발사체가 28일 오후 4시 전남 고흥 나로우주센터에서 발사됐다. 시험발사체는 당초 목표했던 엔진 연소시간(143.5초)을 훨씬 능가한 151초간 연소했고 최대 고도 209㎞까지 올라갔다가 4시 9분경 발사대에서 429㎞ 떨어진 제주도 남동쪽 공해상에 떨어졌다. 일단 외연상 성능은 합격점을 받았지만 29일 자세한 분석을 통해 연소시간 외에 또 다른 성능 검증 기준인 추력과 비추력이 목표에 도달했는지 살펴야 최종 성능이 검증된다.
 
이진규 과학기술정보통신부 제1차관은 발사 후 진행된  브리핑에서 “발사된 시험발사체를 나로우주센터의 레이더 등 추적장비와 발사체가 보내온 원격 전송 정보를 통해 분석한 결과, 당초 목표한대로 75t급 엔진이 비행 상황에서 정상적으로 작동했다”며 “누리호 개발을 위한 기술적 준비가 차질없이 진행되고 있음을 확인했다”고 밝혔다. 

 

누리호는 한국이 독자적으로 개발하는 첫 우주발사체로 지구저궤도에 1.5t급 실용위성을 쏘아 올릴 수 있는 3단형 발사체다. 시험발사체는 누리호의 1단(4기)과 2단(1기)을 구성하는 주 엔진인 75t급 액체엔진 1기로 이뤄져 있다. 누리호의 1차 발사는 2021년 2월, 2차 발사는 2021년 10월로 예정돼 있다. 2020년에는 누리호 1단 구성을 위한 엔진묶음(클러스터링) 및 시험이 진행될 예정이다.

 

한국형발사체(KSLV-2) 누리호의 엔진 시험발사체를 발사한 28일 오후 고흥 나로우주센터에서 발사관리위원장인 이진규 과학기술정보통신부 제1차관이 실제 비행환경에서 엔진 및 추진기관 등의 정상 작동 확인 결과를 발표 있다. 연합뉴스
한국형발사체(KSLV-2) '누리호'의 엔진 시험발사체를 발사한 28일 오후 고흥 나로우주센터에서 발사관리위원장인 이진규 과학기술정보통신부 제1차관이 실제 비행환경에서 엔진 및 추진기관 등의 정상 작동 확인 결과를 발표 있다. 연합뉴스

다음은 한국항공우주연구원의 임철호 원장과 고정환 한국형발사체개발사업본부장, 박정주 나로우주센터장과 진행된 주요 일문일답 전문.

 

-시험발사체 발사 이후 계획에 대해 설명 부탁드린다.

▶고정환=75t급 액체엔진 1개로 이뤄진 시험발사체는 3단형 우주발사체 누리호의 2단에 해당한다. 앞으로 1단과 3단에 대한 개발이 계속 진행돼야 한다. 현재 75t급 액체엔진 12~14호기 3개를 동시에 조립 중이고, 내년 초부터는 3단을 구성하는 7t급 액체엔진 연소시험이 계속 진행된다. 엔진 같은 경우 굉장히 많은 시험을 거쳐야 한다. 현재까지 지상에서 많은 시험이 이뤄졌고 앞으로도 계속 해나갈 예정이다.

 

-향후 누리호가 완성되면 2021년 2월과 10월 2번 발사한다. 2번의 발사가 어떤 차이가 있나.

▶고=기술적으로는 동일하다. 3단형 우주발사체는 지구 저궤도(600~800㎞)에 위성을 투입할 수 있는데, 위성 개발에도 워낙 많은 돈이 들어가다 보니 1차 발사 때는 위성 모형을 발사하고, 2차 발사 때는 실제 위성을 발사하게 된다. 기술적으로는 차이가 없다.

 

-누리호 1단 엔진은 75t급 엔진 4개를 클러스터링하는 건데, 진동이나 자세 제어 같은 난관은 어떻게 극복할 계획인가.

▶고=75t급 엔진 4개를 묶어서 연소시키다 보니 기체 전체의 움직임이 불안정해질 수 있다. 그런 부분에 대해 어느 정도는 비행하면서 자세 제어를 할 수 있겠지만 위험할 수도 있다. 누리호 1단도 지상에서 연소시험을 먼저 하게 된다. 기체를 조립하기 전에 연소시험을 진행한다. 그 과정에서 조정할 수 있기 때문에 그런 과정을 거쳐 진행해나간다고 보시면 될 것 같다. 

 

-시험발사체가 예상 궤적에서 많이 벗어나지는 않았는지.

▶고=원래 성능은 엔진 연소시간 140초 이상이 목표였는데 원래 생각했던 범위 내에서 연소가 이뤄졌다. 최대 도달 고도 같은 경우도 209㎞로 이 정도면 공학적으로 3σ(시그마) 범위 내에 충분히 들어왔다고 본다. 낙하지점도 발사대에서 400㎞ 거리에 떨어진다고 했기 때문에 실제로 떨어진 지점이 발사대에서 429㎞ 거리여서 계획대로 됐다고 볼 수 있다. 비행 궤적과 계획된 궤적 간에 얼마나 일치했는지 보려면 여러 비행 데이터와 변수를 갖고 계산해야 한다. 시간이 좀 더 걸린다. 일단 연소시간, 최대고도, 낙하지점 등을 고려했을 때 이번 엔진 비행시험은 성공적으로 수행된 것으로 판단된다.
 
-누리호 발사와 이번 시험발사체 발사는 별개의 발사라고 할 수 있는데 오늘 발사 성공의 의미를 어떻게 봐야 하나.

▶고=우선은 실제 비행을 통해 엔진에 대한 성능을 검증했다는 거다. 비행 중에 산화제와 연료를 주입하면서 엔진이 안정적으로 연소하는 게 중요하다. 로켓은 굉장히 민감한 장비다. 약간의 변수에도 결과가 크게 달라질 수 있다. 이번 시험발사체 발사는 엔진이 비행 상황에서 정상적으로 작동한다는 걸 확인했다는 의미를 갖는다. 그리고 시험발사체 발사라고 하더라도 3단형 우주발사체인 누리호 발사와 동일한 과정을 거쳐야 된다. 이런 발사 진행 과정을 경험함으로써 향후 누리호 발사 때는 어떤 걸 보완해야 할지 파악할 수 있는 좋은 기회였다고 말씀 드릴 수 있다.

 

-누리호는 엔진 4개를 묶어서 만드는 로켓인데 해외사례와 비교하면 어떤가.
▶고= 미국 스페이스X의 대표적인 로켓인 ‘팰컨9’ 같은 경우 멀린 엔진 9개를 묶어서 개발했다. 우주바사체를 개발하는 방법은 비교적 낮은 추력을 가진 엔진 여러 개를 개발해서 묶는 방식과 고출력의 엔진 하나를 쓰는 방식으로 크게 두 가지인데, 약간 낮은 추력의 엔진을 묶어서 개발 비용 낮추는 게 요즘 추세다. 우리도 나름대로 로켓의 신뢰성을 높이기 위해 누리호에 들어가는 6개의 엔진 중 5개를 같은 엔진으로 사용하는 방법 등을 취하고 있다.

 

한국항공우주연구원 제공
한국항공우주연구원 제공

-나로호 발사에 성공하고도 절반의 성공이라는 비판이 있었다. 그동안 5년 개발하면서 가장 힘들었던 점과 이후 계획을 말해달라.

▶박정주 나로우주센터장=7t엔진 개발을 시작하면서 1단계 목표가 7t 엔진 연소시험이라도 해보는 것이었다. 목표 연소시간에 도달하는 건 매우 어려운 일이다. 발사체에 문제가 발생한 경우 대응하는 시스템은 물론이고 전기, 용수를 안정적으로 공급하는 일부터 어려운 일이다. 이런 장비들은 당연히 돼야 한다고 생각하지만 실제 해보면 그렇지 않다. 수시로 고장나고 전 세계에서 부품을 만드는 회사가 몇 안 된다. 국산도 안되고 로켓의 부대 장비를 운용하는 것은 굉장히 어렵다. 연구원들도 애를 많이 먹었다. 

▶고정환=개발하는 과정에서 어려움에 봉착해 굉장히 힘든 경우가 몇 번 있었다. 잘 아시겠지만 2016년 말에 한 차례 시험발사체가 연기됐을 때가 대표적이다. 문제가 우리 손으로 개발하다보니 문제가 생겨도 우리가 다 해야 되고. 전략 기술이어서 해외에서 기술 전수 받을 수도 없었다. 모든 걸 우리 손으로 다 해야 되는 게 정말 어렵다. 2002년 11월 28일 KSR-3를 쐈다. 오늘은 공교롭게 같은 날이다.  개인적으로 나로호 발사를 포함해 네 번 발사를 경험했는데 실제 발사를 한 번도 본 적이 없다. 나중에 발사 장면 보는게 꿈이다. 

▶임철호 원장=개발에 참여한적은 없고 부원장 때 사고조사위원을 지낸 일이 있다. 산화제 탱크 만드는 데 많은 난관 있었고 기술적 난제 많은데. 개발할 때 저희가 설계하고 만드는 건 다 기업이 한다. 기업 수준이 안 되면 로켓 개발은 결국 한계가 있다. 그런 것들도 중요한 포인트다. 우리가 책임을 맡고 있으니 문제도 해결해야되고 해야 할 일이 많다. 하지만 전반적으로 기술 수준이 옛날에 비해 많이 높아져서 이번 시험발사체 잘 됐다고 생각한다.

 

-오늘 발사 성공으로 우리의 로켓 자립도가 어느 정도로 올라온건가. 

▶고=오늘 발사한 시험발사체는 우주발사체가 아니다. 아직 갈 길이 멀다. 2021년까지 한 가지 확실하게 말씀 드리는 건 3단형 누리호 안에는 6개 엔진 들어가는데 75t엔진 5개다. 잘 아시다시피 비행시험 쓴 게 75t 엔진이다. 앞으로 누리호의 근간이 되는 엔진으로 보시면 된다. 우주발사체에서 가장 중요한 부분은 추진 시스템인데 우리가 설계해서 계획했던 추진 시스템이 제대로 동작했다고 확인한 것이다. 앞으로도 계획하고 설계 제작했던 엔진을 계속 시험할 계획이고 잘 넘어가면 우리나라도 곧 우주발사체 갖게 될 것이라고 본다.

▶임=우리나라가 처음 독자 개발한 엔진을 시험 발사를 성공했다는 것에 의미가 크다고 생각한다. 앞으로도 어려움도 많을거다. 하지만 많은 기술적인 문제를 해결해왔기 때문에 큰 무리 없을 거라 생각한다. 1단, 3단도 하나하나 쌓아나가면 2021년 발사 때 충분히 성공할 수 있다. 당장 몇%라고 말씀드릴 순 없겠지만 이번 발사 성공으로 큰 산을 넘었다고 할 수 있을 것 같다.

 

-140초 이상 연소됐을때 통제센터 분위기 궁금하다

▶고=당시엔 정확히 알지 못했다. 비행을 모니터링하는 사람이 세 분인데 그 분들만 데이터를 볼 수 있다. 최고 고도 도달했을 때 비로소 제대로 되는구나 판단했지만 끝날 때까지 끝나는게 아니었다. 떨어질 때도 끝까지 봐야되니까 통제실 내부 분위기는 끝까지 차분하고 조용했다.

 

-유영민 과학기술정보통신부 장관이 오신 걸로 아는데 무슨 말씀 하셨나.
▶고=유 장관이 오셨다가신지 잘 몰랐다.
▶임=옆자리 앉았는데 상당히 감동하셔서 울컥하셨다. 굉장히 크게 감동하신 것처럼 느껴졌고. 오늘 발사 통제 위원들한테 격려말씀 해주실 때도 감동이었다 말씀 여러 번 하셨다.

 

-연 인원 얼마나 투입했나. 발사체 개발로 우리가 어떤 걸 얼마나 얻을 수 있나.
▶고=내부 인력은 200여 명이고 기업체까지 합하면 300여 명이다. 발사체 개발 통해서 각종 기술 한단계 올랐다고 생각한다. 우리나라 발전에도 도움 되지 않을까 생각한다. 구체적인 수치로 말씀드리긴 어려울 거 같다.

 

-우주 자립 위해선 정부 못지않게 국민 이해도 중요하다 생각하는데
▶임=이번에 성공하면 차관님이 지원해 주기로 약속해 주셨기 때문에 기대하고 있다. 답변 쉽지 않은데. 1960년대부터 우주개발 시작됐는데 우리는 20년도 안 됐으니까 상당히 늦게 출발했고, 나름대로는 노력 많이 해서 액체로켓에 대한 기본을 닦었다. 이번에 발사에 성공해서  3단형 개발에 한 걸음 크게 다가섰다고 본다. 허나 갈 길은 아직 멀다. 내부 환경도 녹록치는 않다. 기업 기술 문제라던가, 여러 조약들이 있기 때문에 독자적으로 개발해야 되는 상황이다.  고난을 앞으로 많이 겪어야 되기 때문에. 앞으로 정부에서 많은 지원을 해주시기를 기대하면서 열심히 하도록 하겠다.

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2018년 11월 29일 17:21 프린트하기

 

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