나로호 '카운트다운'

 

[나로호] 오후5시 발사확정 조선닷컴

입력 : 2009.08.19 13:13 / 수정 : 2009.08.19 13:40

 

발사운용 개시..오후1시 기해 카운트다운 돌입
3시부터 연료주입

역사적인 우리나라의 첫 우주발사체 나로호(KSLV-I)가 19일 오후 5시에 전남 고흥군 외나로도 나로우주센터에서 발사된다.

김중현 교육과학기술부 제2차관은 19일 오후 브리핑을 열고, "한국-러시아 양국 기술진으로 구성된 비행시험위원회에서 현재까지 발사 준비상황을 종합적으로 검토한 결과 19일 오후 5시 발사하는 것으로 결정했다"고 밝혔다.

김 차관은 "현재 나로우주센터의 기상 상황은 발사를 위한 기상 조건을 모두 만족하며, 우주환경 요인도 발사에 영향을 미치지 않는 것으로 분석됐다"고 설명했다. 그는 "우주 궤도를 돌고 있는 인공위성과 같은 우주물체와 충돌을 충분히 피할 수 있는 시간대까지 고려해 최종적으로 오후 5시에 발사하는 것으로 결정했다"고 덧붙였다.

나로우주센터는 이에 따라 이날 오후 1시 1단 액체연료 추진 로켓의 추진제인 연료(케로신)와 산화제(액체산소) 주입을 위한 준비를 마무리했으며, 현재 액체산소 공급을 위한 공급라인과 탱크를 냉각 중에 있다. 연료와 산화제 주입은 발사 약 2시간 전인 이날 오후 3시쯤 시작할 예정이다. 액체추진 기관인 1단에는 연료인 등유(케로신)와 산화제인 액체산소가 채워진다.

추진제 충전이 완료되면 발사 50분 전인 4시 10분경에 나로호를 지지하는 장치가 제거된다. 최종 발사 여부는 기상 조건과 각종 점검 결과 등을 바탕으로 발사 20분 전에 결정된다.

카운트 다운은 발사 15분(900초) 전 입력된 프로그램에 의해 자동으로 실행된다. 발사 3.8초 전에는 1단 엔진이 점화되고 추력이 142톤에 도달하면 나로호가 이륙하게 된다. 이륙 후 900초 뒤 나로호는 과학기술위성 2호를 지구 저궤도에 올려놓는 임무를 수행하게 된다. 과학기술위성과 대전 KAIST 인공위성연구센터 지상국과의 첫 교신은 발사 후 12∼13시간 뒤 이뤄질 것으로 예상된다.

현재 나로우주센터에는 한국ㆍ러시아 양국 기술진으로 구성된 비행시험위원회가 꾸려져 있으며, 정부는 발사상황관리위원회를 가동하고 있다.

100㎏급 인공위성을 지구 저궤도에 진입시킬 목적의 나로호 개발 사업은 지난 2002년 8월 시작됐으며 한국항공우주연구원이 2004년 10월 러시아 후르니체프사와 발사체 시스템 협력 계약을 체결하면서 본궤도에 올랐다.

나로호는 1단 액체 엔진과 2단 킥모터(고체연료 엔진)로 구성된 2단형 발사체로, 1단은 러시아와 공동으로 개발했으며 2단은 순수 국내기술로 개발됐다.

 

대한민국 우주 강국의 꿈 '카운트다운'

 

첫 우주로켓 나로호 발사 D-1
가파른 산길 1.8㎞ 1시간 30분만에 이동
먹구름만 안 끼면 내일 발사에 문제없어

한국 첫 우주발사체 나로호(KSLV-I)가 17일 오전 발사대로 이동, 하늘을 향해 세워졌다. 한국항공우주연구원 조광래 우주발사체사업본부장은 이날 "오후 4시15분에 나로호가 발사대에 장착됐다"고 밝혔다. 이로써 기상여건만 맞으면 19일로 예정된 발사가 정상적으로 진행될 전망이다.

나로호는 이날 오전 8시15분 전남 고흥군 나로우주센터 조립동에서 발사대까지 무진동 차량에 실려 꼬불꼬불하고 가파른 산길 1.8㎞를 이동했다. 이날 우주센터엔 가랑비가 뿌려 나로호는 평소보다 10분 더 걸린 1시간30분 만에 우주센터 동남쪽 언덕의 발사대에 도착했다. 이때부터 항공우주연구원 연구원들은 발사대에서 나로호의 각종 장비를 재점검하고 통제센터의 명령을 전달할 전기 케이블을 나로호에 연결했다.

나로호는 오후 4시 이렉터(erector·기립장치)로 옮겨졌다. 이렉터는 유압의 힘으로 1t 무게의 발사체를 똑바로 세웠다. 발사 당일 하단 액체로켓의 연료와 산화제를 채우면 나로호 무게는 140t이 된다.

▲ 대한민국 최초의 우주발사체 나로호가 발사를 이틀 앞둔 17일 오후 4시15분 전남 고흥군 외나로도 나로우주센터 발사대에 장착됐다. 사진에서 나로호 바로 오른쪽 옆의기둥은 전기 케이블 연결대이며, 그 왼쪽이 나로호 운송장치, 맨 바깥쪽 구조물은 나로호를 발사대에 세운 이렉터다. /한국항공우주연구원 제공

기상청은 18·20일 고흥에는 비가 내리지만 발사일인 19일에는 구름만 낄 것으로 내다봤다. 항공우주연구원 이주진 원장은 "발사체가 발사대에 선 만큼 기상이변이 없는 한 19일 오후 4시40분에서 6시40분 사이에 나로호를 발사하겠다는 의미"라고 말했다.

하지만 먹구름이 끼면 문제가 된다. 비가 내리지 않아도 구름 속에 전기를 띤 입자들이 있으면 고열의 발사체가 그 속을 지날 때 벼락이 칠 수 있다. 벼락은 우주발사체에 오작동을 일으킬 수 있다. 조광래 본부장은 "발사 당일 기상 레이더를 이용해 구름 속에 전기를 띤 입자의 존재 여부를 확인해야 최종적으로 발사를 결정할 수 있을 것"이라고 말했다.

항공우주연구원은 발사 전날인 18일 오전 11시부터 7~8시간에 걸쳐 다음 날 발사 과정을 모의로 진행하는 리허설을 할 예정이다. 19일 발사 당일에는 발사 4시간 전에 기상상황 등을 최종 점검하고 연료와 산화제를 주입한다. 나로호를 발사대에 옮겨온 이동장치와 기립장치인 이렉터는 발사 50분 전 나로호에서 분리된다.

이후 발사 예정시간까지 기기나 기상상태에 아무 문제가 없으면 발사 20분 전 최종 발사 결정을 내린다. 자동 카운트다운은 발사 15분 전부터 시작된다. 이제 나로호 곁에 서 있는 것은 각종 전기 케이블을 연결해준 연결대. 발사 순간 이 연결대는 나로호와 연결돼 있던 볼트가 떨어지면서 옆으로 넘어진다.

나로호는 러시아에서 제작한 1단 액체 엔진과 국산 2단 고체연료 엔진으로 구성된 2단형 발사체로, 발사 후 540초가 지난 후 100㎏급 과학기술위성2호를 지구 상공 300㎞ 궤도에 올려놓는다.

 

이영완 기자 ywlee@chosun.com 기자의 다른 기사보기

입력 : 2009.08.18 03:19

 

우리나라 첫 우주발사체 나로호의 임무는 과학기술위성 2호를 지구 상공 300㎞ 궤도에 최종적으로 안착시키는 것이다. 상단(2단) 고체연료 로켓이 이 임무를 맡았다. 국내 연구자와 기업들이 5년 개발 끝에 이룬 성과다.

◆다이어트만이 살 길

나로호는 러시아에서 개발된 하단(1단) 액체연료 로켓과 상단 고체연료 로켓으로 구성된다. 상단 로켓에는 과학기술위성 2호가 실려 있고 그 주위를 덮개인 페어링이 싸고 있다. 1단 로켓이 발사 229초 뒤 196㎞ 상공에서 작동을 멈추면 곧이어 상단 로켓이 점화된다.

상단 로켓은 HTPB라는 플라스틱 성분과 알루미늄 가루, 과산화암모늄을 섞어 만든 고체 연료를 쓴다. 이 중 알루미늄이 불타는 연료이고 과산화암모늄은 산소가 없는 우주공간에서 연료를 태우는 산화제 역할을 한다.

▲ 고흥 나로우주센터에서 연구원들이 국내에서 제작한 나로호 상단 로켓을 점검하고 있다. 국내 연구진과 기업들이 5년간 연구 끝에 독자 개발했다. /한국항공우주연구원 제공

2003년 3월 24일 한국항공우주연구원의 상단 로켓 개발을 담당한 팀장급 연구원들이 한 회의실에 모였다. 각자 맡고 있는 개발팀의 연구성과를 알리면서 다른 팀과 업무협의를 하기 위한 자리였다. 가장 민감한 문제는 무게. 상단 로켓의 속도를 높이려면 몸무게를 줄여야 했다. 각 팀장은 "우리는 더는 줄일 게 없다"고 버텼다. 하지만 로켓 무게 관리를 맡은 정의승 체계종합팀장은 "이렇게 무게를 못 줄이면 발사체는 실패"라고 협박하며 팀장들을 압박했다.

항공우주연구원은 이미 고체연료를 쓰는 과학로켓 I, II를 개발한 바 있다. 하지만 나로호 상단 로켓은 완전히 다른 형태다. 예전 로켓은 금속으로 만들었지만 나로호 상단은 무게를 줄이기 위해 대부분이 탄소섬유와 같은 복합소재로 만들었다. 그래도 무게가 줄지 않자 버릴 부분을 찾았다. 박정주 발사체체계사업단장은 "전자부품이 들어간 상자에서도 필요 없는 부분은 다 깎아냈을 정도"라고 말했다.

팀장 회의가 거듭될 때마다 로켓 설계도에서 무게가 계속 줄었다. 박 단장은 "200번 넘게 회의를 한 끝에 마침내 원래 목표대로 설계 무게를 달성했을 때 다이어트에 성공한 사람처럼 다들 환히 웃으며 손뼉을 쳤다"고 말했다.

◆폭발 사고 딛고 일어서

나로호 상단 로켓은 2008년 8월 완성됐다. 추진기관 제작은 한화가, 엔진은 비츠로테크, 페어링은 두원중공업, 조립은 대한항공, 탄소복합체는 한국화이바가 담당했다. 하지만 국내에서 처음으로 만드는 우주발사체용 로켓이다 보니 시행착오도 적지 않았다.

사고는 2006년 3월 상단 로켓엔진 2호기 지상시험에서 일어났다. 정상적인 연소시간은 약 60초인데 연소시작 후 약 30초가 지나서 그만 폭발하고 말았다. 작은 연소시험 실패는 가끔 있었으나 이런 대형 실패는 처음이었다. 시험설비도 모두 타버려 복구에만 5개월이 걸렸다. 연구원들은 "당시 술이 없으면 잠을 잘 수 없었고 자다가도 얼핏 의식이 들면 폭발 장면이 떠올라 소스라쳐 일어난 날이 많았다"고 말했다.

고체엔진은 한꺼번에 연료를 태워 로켓을 밀어올리는 추진력은 쉽게 올릴 수 있다. 하지만 우주발사체에 쓰려면 추진력뿐 아니라 연소시간도 길게 하는 게 중요하다. 이를 위해선 연소관 중간 중간에 특이한 모양으로 공간을 둔다. 그렇지 않고 연료를 꽉 채운 상태에서 불을 붙이면 한꺼번에 다 타버리고 만다. 박정주 단장은 "연소시간이 길어지면 연소관이 손상될 수 있어 연료 등 추진제와 연소관 사이에는 내열재를 넣는다"며 "당시 사고는 내열재에 작은 구멍이 나 엄청난 압력과 온도의 가스가 연소관을 뚫어버린 것"이라고 설명했다.

이후 내열재를 보강하는 한편 불꽃을 내뿜는 노즐 방향을 조절해 로켓 방향을 바꾸는 기술도 개발했다. 마침내 지상시험이 그해 8월 31일 성공했다. 그다음은 일사천리였다.

◆신혼여행도 잊고 연구에 매달려

연구원들은 모두 지난 5년간 개인 생활을 잊었다. 상단 연소시험설비를 담당했던 김상헌 연구원은 2007년 결혼식 전날까지 연소설비 검증시험에 매달렸다. 다행히 시험이 무사히 끝나 다음 날 전남 고흥에서 결혼식 장소인 대구로 달려가 결혼식장에 들어갈 수 있었다. 급하게 이동하느라 하객으로 참석한 동료 중에는 작업복 차림인 사람도 적지 않았다. 김 연구원은 다음 시험을 위해 신혼여행도 가지 못하고 다시 연구현장에 복귀했다.

또 다른 연구원은 외조부 상을 당해 서울로 가던 중, 인천공항에 러시아에서 보낸 부품이 왔다는 소식을 듣고 바로 발길을 인천으로 돌리기도 했다. 강풍 속에 목숨을 걸고 경비행기를 타고 나로호 추적 모의시험을 한 연구원들도 있었다.

이주진 항공우주연구원장은 "발사가 성공하면 모든 공을 숨은 곳에서 묵묵히 일을 해준 연구원들에게 돌리겠다"고 말했다.

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