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3㎞도달 능력 있지만 1㎞밖에 날지 못한 과학로켓 우리새2호(종합)

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3㎞도달 능력 있지만 1㎞밖에 날지 못한 과학로켓 우리새2호(종합)

2018.10.28 14:46

28일 오전 국산 과학로켓 우리새2호 발사

7초간 연소뒤 관성비행 약1분 날아 

설계상 능력 3㎞지만 공역허가 1㎞만 받아

지난해 시험발사 시도 허가 안나 물거품

 

KAIST가 개발한 소형과학로켓 ′우리새 2호′가 28일 오전 전북 새만금간척지에서 힘차게 하늘로 솟아 오르고 있다. 새만금=신용수 기자
KAIST가 개발한 소형과학로켓 '우리새 2호'가 28일 오전 전북 새만금간척지에서 힘차게 하늘로 솟아 오르고 있다. 새만금=신용수 기자

국내 대학이 만든 연구용 과학로켓(사운딩로켓)이 28일 오전 성공적으로 하늘로 날아올랐다.

 

권세진 KAIST 항공우주공학과 교수팀과 KAIST 인공위성연구소는 이날 오전 10시 43분 전북 새만큼 간척지에서 소형 과학로켓 ‘우리새-2호’를 성공적으로 발사했다고 밝혔다.

 

과학로켓은 고도 30㎞ 이상의 준궤도에 쏘아 올리는 로켓이다. 세계적으로 추진기관 개발, 대기권 재진입 기술 습득, 무중력실험, 대기 측정 등 과학 목적을 위해 널리 개발되고 있다. 교육용으로도 널리 활용된다.

 

길이 2.2m, 지름 0.2m, 무게 12㎏인 우리새-2호는 일반적인 과학로켓 중에선 작은 편에 속한다. 고체로켓과 액체로켓의 장점을 딴 ‘하이브리드로켓’으로, 고체 연료에 액체 산화제(고농도 과산화수소)를 썼다.

 

연구진은 이날 오전 8시15분 우리새-2호를 발사대에 설치하고 산화제인 과산화수소와 가압용 질소가스를 차례로 주입했다. 당초 오전 10시 발사 예정이던 우리새-2호는 갑작스런 돌풍과 비로 발사가 미뤄졌다. 오전 10시10분에는 주입한 가스가 살짝 누출되는 일도 있었다. 10시43분 발사 명령과 함께 수직으로 하늘로 날아오른 우리새-2호는 7초간 엔진 연소가 끝난 뒤 엔진 도움없이 관성비행으로 원래 허가받은 1㎞에 살짝 못 미치는 고도 900m까지 도달했다. 이어 낙하산을 이용해 바람을 타고 40초 뒤 바다에 떨어졌다.

 

연구진은 이날 오후 12시 30분 부안소방서의 도움을 받아 우리새-2호를 회수했다. 다만 발사 3초 후부터 로켓 내 비행컴퓨터의 전원이 꺼지면서 지상 통제국과의 교신이 끊겨 엔진 성능과 상태를 담은 데이터를 확보하는데 어려움을 겪는 것으로 알려졌다. 연구진은 전원이 꺼지기 전까지 저장된 데이터와 회수된 로켓에 장착된 카메라를 통해 촬영한 영상 자료를 비교 분석할 예정이다.

KAIST 연구진이 28일 전북 새만금 간척지에서 과학로켓 우리새2호의 발사 준비를 하고 있다. 새만금=신용수 기자
KAIST 연구진이 28일 전북 새만금 간척지에서 과학로켓 우리새2호의 발사 준비를 하고 있다. 새만금=신용수 기자

우리새-2호는 이날 제 능력을 십분 발휘하지 못했다. 설계상 도달 가능한 고도가 3㎞에 이르지만 공역 사용허가를 고도 1㎞밖에 받지 못했다. 연구진은 이런 이유로 엔진에 연료를 평소 때보다 적게 넣는 방식으로 상승 고도를 제한했다. 권 교수팀은 작년에도 시험 발사를 시도했지만 당시에는 공역 사용 승인을 받지 못해 시험발사를 할 수 없었다. 권 교수팀은 이후 새만금개발청으로부터 부지 사용 허가를 받고, 국토교통부 항공교통본부와 한미 공군에게 공역 사용 승인을 요청한 끝에, 25일 최종 승인 받아 발사를 할 수 있게 됐다.

한국은 과학로켓을 한 번 발사하는데도 힘이 드는 환경이다. 남북의 군사 대치로 인해 공역 사용에 한계가 많다는 이유도 있지만 과학로켓에 대한 정부와 기업의 인식이 부족하기 때문이다.

 

지난 2016년에는 과학로켓연구센터가 추진됐지만 예비타당성 검토를 넘지 못했다. 반면 우주 개발에 적극 나서는 해외는 저비용 우주발사체를 개발하는 것과 별도로 대학과 민간의 과학로켓 발사를 지원하고 있다. 우주개발에서 활약할 발사체와 주변 시스템의 핵심 기술을 습득한 고급 엔지니어를 양성하고 우주 기술의 기초 연구를 수행하기 위해서다.

 

미국만 해도 대학생과 대학원생이 참여하는 민간 사운딩로켓 대회가 활성화돼 있다. 미국항공우주국은 고다드우주센터 주관 하에 사운딩로켓프로그램을 운영하며 로켓 관련단체 및 대학에 발사 기회를 제공하고 있다. 1959년부터 2012년까지 약 2900회 발사가 이뤄졌으며 발사성공률은 약 95%, 임무성공률은 약 86%에 이른다. 일본 역시 일본우주항공연구개발기구(JAXA) 주도로 연구용 소형로켓 발사를 이어가고 있다. 이런 기술은 일본 기업에도 이전돼 민간 소형우주발사체 기업 IHI에어로스페이스와 인터스텔라테크놀로지가 탄생하기도 했다.

 

이번 우리새-2호 개발 과정에서도 여러 기술을 습득했다. 하이브리드엔진과 비행 컴퓨터, 낙하산 사출장치 등 로켓 핵심 부품과, 로켓과 교신하는 지상 통제국을 자체 개발했다. 국내 기업의 기술도 여럿 적용됐다. 엔진에는 스페이스솔루션이 개발한 추진제 밸브가 있어 로켓 작동 동안에는 전력 공급 없이도 연소실로 추진제를 공급할 수 있다. 추진제 탱크는 이노컴이 만든 국산 탄소섬유탱크로, 전체 무게 경량화에 기여했다. 원격통신기와 비행 컴퓨터, 지상통제국은 나라스페이스가 제작했다.

 

과학로켓의 필수 장치인 회수 시스템은 서정기 KAIST 인공위성연구소 책임연구원 팀에서 자체적으로 개발한 장치를 사용했다. 회수 시스템은 낙하산을 이용해 로켓을 무사히 착지시키는 장치로, 서 책임연구원 팀은 시스템의 무게를 기존의 5분의 1 수준으로 경량화하는데 성공해 특허 출원 중에 있다.

 

연구진은 앞으로 공역 사용 허가를 받은 11월 4일과 12월 6일에도 시험 발사를 진행할 예정이다. 권 교수는 “고도 3㎞까지 올라갈 수 있는 로켓도 준비돼 있다”며 “현재 개발 중인 고도 10㎞이상 비행 가능한 로켓 또한 내년 중 발사하기 위해 미국 민간운영 발사장과 협의 중”이라고 말했다. 또한 그는 “축적된 경험을 바탕으로 초소형 위성(큐브샛)을 저비용으로 지구궤도에 진입시키는 로켓도 앞으로 개발할 예정”이라고 말했다.

 

 

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