15일 누리호… 8월 다누리호

올여름 우주쇼 주인공은 한국

토종 발사체 ‘누리호’ 2차 도전
소형 큐브·성능검증 위성 탑재
맨홀덮개 보강… 기술보완 완료

국내 최초 달 궤도선 ‘다누리호’
머스크 회사 로켓에 실려 발사

과학저널 ‘네이처’는 지난 5월 11일자에 ‘21세기 달을 향한 경쟁이 새로운 달 탐사 시대 연다’라는 제목의 분석 기사를 실었다. 네이처는 내년까지 일본, 한국, 러시아, 인도, 아랍에미리트(UAE), 미국 등 6개국이 달 탐사에 나선다고 밝히고, 특히 한국의 움직임에 주목했다.

네이처에서 언급한 것처럼 오는 8월 한국은 첫 달 궤도선(KPLO) ‘다누리’를 발사한다. 그에 앞서 오는 15일에는 한국 첫 우주발사체 ‘누리호’ 발사가 예정돼 있다. 한국이 올여름 ‘우주쇼’ 주인공으로 주목받는 이유이다.‘누리호’는 1.5t급 실용위성을 고도 600~800㎞ 지구 저궤도에 쏘아 올릴 수 있도록 한 3단 발사체다. 엔진 설계부터 제작, 시험, 발사 운용까지 모두 국내 기술로 완성했다. 현재 로켓 엔진과 부속 장치를 자체 개발하고 조립해 실용급 위성을 쏠 수 있는 나라는 미국, 유럽연합(EU), 일본, 러시아, 중국, 인도 등 6개국뿐이다. 이번에 완벽한 성공을 거두면 로켓 자력 개발 7번째 나라로 확실히 자리매김하게 된다.

스테인리스강, 구리-크롬 합금 등으로 제작된 누리호는 아파트 17층 높이 정도인 총길이 47.2m의 복잡한 구조체다. 총중량은 200t으로 산화제인 액체산소가 126t, 연료인 케로신이 56.5t으로 대부분을 차지하고 있다.

누리호 1단부는 75t급 액체 엔진 4기를 ‘클러스터링’해 300t의 추진력을 낼 수 있다. 2단부는 75t급 액체엔진 1기, 3단부는 7t급 액체엔진으로 구성돼 있다. 이 중 1단부 클러스터링 기술은 엔진 4기를 묶어 동시에 점화해야 하기 때문에 가장 고난도 기술로 꼽힌다. 4기 엔진 중 어느 하나가 단 0.01초만 늦게 점화되면 자세제어에 실패해 정상 발사가 어려울 뿐만 아니라 폭발 가능성도 있다.

누리호를 움직이는 액체 엔진들은 고압, 초고온, 극저온의 극한 환경에서 작동할 수 있게 만들어졌다. 75t급 엔진의 경우 연소 압력은 대기압의 60배, 연소 가스 온도는 3500도, 산화제 온도는 영하 183도이다.1차 발사에서는 3단부에 1.5t의 위성 모사체가 실렸지만 이번 발사에는 소형 큐브위성 4기를 포함한 0.2t의 성능 검증 위성과 1.3t의 위성 모사체를 함께 싣는다. 1차 발사 때는 누리호 3단 엔진이 41초나 빨리 연소 종료되면서 위성 모사체를 목표 고도 700㎞에는 올렸지만 위성이 궤도에서 안정적으로 돌 수 있도록 하는 초속 7.5㎞를 만들지 못해 실패했다. 비행 중 진동과 부력으로 인해 3단부 산화제탱크 내 고압헬륨탱크가 이탈됐기 때문이다. 이에 연구진은 3단부 고압헬륨탱크 하부 고정장치를 보강하고, 산화제탱크의 맨홀덮개 두께를 강화하는 등 기술적 보완 조치를 끝냈다.

달 궤도선(KPLO) ‘다누리’도 발사 준비 마무리 단계에 접어들었다. 다누리는 오는 8월 3일 오전 8시 20분(한국시간) 미국 플로리다 케이프커내버럴 우주발사장에서 민간우주기업 스페이스X의 팰컨9 재활용 로켓에 실려 날아간다.가로 1.82m, 세로 2.14m, 높이 2.29m, 무게 678㎏으로 소형차 크기인 다누리는 다음달 5일 발사장으로 이송된다. 다누리에는 ▲감마선 분광기 ▲우주 인터넷 탑재체 ▲영구음영지역 카메라(섀도캠) ▲자기장 측정기 ▲광시야편광 카메라 ▲고해상도 카메라 등 6종의 장비가 탑재됐다. 이 중 섀도캠은 미국 항공우주국(NASA)에서 개발한 것으로 달 극지역 충돌구 같은 음영지역을 촬영한다. 유인 달 탐사 프로젝트인 ‘아르테미스’를 위한 착륙 후보지를 찾는 데 활용된다.

달로 가는 방법은 세 종류가 있다. 달까지 곧장 날아가는 직접전이궤도, 지구 궤도를 3~4번 돌면서 고도를 차츰 높여 달 궤도에 진입하는 위상전이궤도(PLT), 지구와 태양, 달 등 천체 중력을 이용해 달로 가는 달전이궤도(BLT)가 있다. 다누리는 BTL 방식으로 달로 가기 때문에 발사 후 달 궤도에 진입하기까지 4.5개월이 걸리지만 연료 소모량은 다른 방법보다 약 25% 아낄 수 있다.

이상률 한국항공우주연구원장은 “다른 나라가 1960년대에 유인 탐사까지 한 상황에서 한국이 왜 지금 달 탐사를 해야 하느냐는 의문도 있지만 이런 노력이 있어야 심(深)우주로 나가는 기술을 확보할 수 있다”고 말했다.