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올 10월 발사 ‘누리호’ 300t급 1단 엔진 첫 연소시험..."30초간 정상 진행"

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올 10월 발사 ‘누리호’ 300t급 1단 엔진 첫 연소시험..."30초간 정상 진행"

2021.01.28 16:43
한국형 발사체 누리호 1단 엔진 인증모델(QM)이 28일 전남 고흥 나로우주센터에서 첫 종합연소시험을 진행했다. 항공우주연구원 제공

올해 10월 발사 예정인 한국형발사체 ‘누리호’의 핵심 엔진인 1단 엔진의 인증모델(QM)이 28일 처음으로 30초간 불꽃을 내뿜었다. 75t급 액체엔진 4기를 묶는 클러스터링 엔진으로 설계된 1단 엔진은 총 300t의 추력을 낸다. 누리호 발사 성공을 판가름할 정도로 도전적인 기술로 알려져 있다.

 

한국항공우주연구원은 28일 오후 전남 고흥 나로우주센터에서 누리호 1단 QM 추진기관 종합연소시험을 처음으로 진행했다고 밝혔다. 

 

이번 종합연소시험은 누리호 1단 QM을 사용해 실제 발사 때와 똑같은 자동 발사소프트웨어 명령에 따라 1단 추진제 탱크에서 연료와 산화제가 클러스터링된 75t급 액체엔진 4기로 정성 공급돼 정상적인 연소가 진행되고 통제되는지를 확인하는 시험으로 30초간 진행됐다. 

 

이날 처음으로 종합연소시험에 들어간 QM은 실제 발사 때 사용하는 비행모델(FM)의 엔진과 동일한 구조·성능을 갖고 있다. QM은 실제 발사해도 좋을지, 문제점은 없는지 시험하는 데 사용된다. 발사체 개발은 통상 ‘엔지니어링모델(EM)’과 QM, 이와 동일하게 제작돼 실제로 발사되는 FM 제작 순으로 이뤄진다.

 

그동안 75t급 액체엔진 연소시험은 올해 1월 기준 모두 174회에 걸쳐 누적 연소시간 1만7290초에 달한다. 75t 액체엔진 4기를 클러스터링한 1단 엔진 종합연소시험은 이날 처음 진행됐다. 

 

엔진 클러스터링은 1단에 사용되는 4기의 엔진이 마치 1기의 엔진이 작동하듯 통제돼야 한다. 4기의 엔진 중 1기라도 연소에 문제가 생기면 원하는 추력을 내지 못하고 발사 실패로 이어질 수 있다. 

 

각 엔진에 공급되는 연료와 산화제를 똑같은 요구 조건에서 정상적으로 공급하는 것도 과제다. 엔진의 주요 구성품인 터보펌프를 비롯해 배관, 연소기 등 각종 구성품에 높은 신뢰도가 요구되는 이유다. 

 

특히 4기의 엔진이 동시에 점화돼 화염을 내뿜을 때 서로 간섭이나 영향이 발생하지 않도록 엔진의 수평과 균형을 유지하는 것도 중요하다. 4기의 엔진을 묶어도 1기의 엔진처럼 작동하도록 하는 게 관건이다. 

 

항우연은 “이번 종합연소시험으로 추진제 탱크부터 엔진 시스템까지 모든 시스템이 정상적으로 작동하는지와 위험성은 없는지를 확인했다”며 “자세한 시험 결과는 데이터를 분석해 봐야 알겠지만 첫 종합연소시험에서 30초 동안 각 엔진의 점화 타이밍을 비롯해 엔진 연소가 정상적으로 진행된 것으로 보인다”고 밝혔다.

 

항우연은 오는 2월 100초 연소시험을 통해 엔진 내구성을 테스트하고 3월에는 1단의 추진제를 모두 진하는 127초 종합연소시험을 진행할 계획이다. 1단 엔진을 비롯해 75t 액체엔진 1기로 구성된 2단 엔진과 7t 액체엔진 1기로 구성된 3단 엔진이 장착되는 누리호는 올 10월 위성모사체를 싣고 1차 발사될 예정이며 내년 5월 무게 200kg의 성능 검증위성을 싣고 2차 발사될 예정이다. 

 

한국형 발사체 누리호 1단 엔진 인증모델(QM)이 28일 전남 고흥 나로우주센터에서 첫 종합연소시험을 진행했다. 항공우주연구원 제공.
한국형 발사체 누리호 1단 엔진 인증모델(QM)이 28일 전남 고흥 나로우주센터에서 첫 종합연소시험을 진행했다. 항공우주연구원 제공.

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