'국산1호' 누리호 발사 D-7… 아는 만큼 보이는 로켓발사 관전법

과학기술정보통신부는 8월 26일 한국형 발사체 '누리호' 발사 전 최종 점검 단계인 WDR(Wet Dress Rehearsal)를 위해 실제 발사에 사용될 비행 기체를 이송해 발사대에 기립했다고 밝혔다. 사진은 발사대로 이송해 기립장치에 기립된 누리호 비행 기체의 모습. 과기정통부 제공

한국형 발사체 '누리호(KSLV-2)' 발사가 일주일 앞으로 다가왔다. 설계부터 제작, 시험, 발사까지 모든 과정을 순수 국내 기술로 해내는 누리호는 오는 21일 오후 4시쯤 전남 고흥 나로우주센터 발사대에서 우주로 쏘아 올려진다.

2010년 개발을 시작한 지 11년 만이다. 세계 각국이 치열한 우주 전쟁을 벌이는 가운데, 한국도 어깨를 나란히 할 수 있을까. 국산 로켓 1호 누리호 발사의 관전 포인트를 정리했다.

①언제 발사대에 서나?

나로우주센터 발사체종합조립동에서 출발한 누리호 인증모델(왼쪽)이 제2발사대를 향해 이동하고 있다. 한국항공우주연구원 제공

누리호는 현재 종합조립동에서 기술 작업을 마무리하고 비행 전 기본점검을 기다리고 있다. 누리호는 발사 32시간 전인 20일 오전 7시쯤 밖으로 나와 격납고에서 1.8km 떨어진 나로우주센터 제2발사대로 향한다.

제2발사대에 도착하면, 3단으로 이뤄진 누리호를 수직으로 세운다. 발사대 하부에 지상고정장치(VMD)를 이용해 기체를 고정하고, 엄빌리칼(탯줄) 타워에 연결해 전기를 공급한다. 엄빌리칼은 누리호 1, 2, 3단에 각각 2개씩 연결된다. 이후 비행에 사용되는 연료와 산화제(극저온 액체산소) 등이 주입된다. 연료탱크 충전이 완료되면, 발사체 기립장치가 분리된다.

누리호는 3단으로 구성돼 있다. 한국항공우주연구원 제공

②발사 직전 단계는?

카운트다운은 발사 10분 전부터다. 이때 발사 자동 운영모드(PLO)가 시작되는데, 컴퓨터에 모든 결정권이 넘어간다. 압력, 온도, 통신상태 등 모든 상태가 정상으로 확인되면 1단 엔진이 자동 점화된다.

한국항공우주연구원 제공

'누리호의 심장'으로 불리는 1단에는 75톤급 엔진 4개가 묶이는 첨단 클러스터링 기술이 사용됐다. 최대 난제였던 연소불안정성 문제도 극복해냈다. 2013년 나로호 발사 때는 이 기술을 개발하지 못해 러시아가 1단 부분을 제작했다. 1단 엔진들은 0.2초 간격으로 점화된다. 지상고정장치가 4초 정도 엔진을 잡다가 최대 추력이 300톤에 도달하면 고정이 해제된다. 비행 궤도는 나로우주센터 정남쪽 방향이다.

한국항공우주연구원 제공

③성공 여부는 언제쯤 알 수 있나?

약 16분 뒤면 알 수 있지만, 공식 발표는 30분 뒤쯤 나올 전망이다. 발사 후 눈으로 볼 수 있는 시간은 길지 않다. 1단 연소시간은 약 127초밖에 안 된다. 발사 2분 뒤 성층권에 도달해 1단부를 분리한다. 이후 덮개인 페어링 분리(233초, 191km), 2단 분리(274초, 258km), 시험 위성 분리(967초, 700km)가 진행된다.

발사 성공 여부는 우선 1단, 2단, 3단 분리 과정이 예정된 시간과 위치에서 잘 됐는지에 달렸다. 1, 2단부 로켓이 정상적으로 분리되지 않아 발사가 실패하는 경우가 많기 때문이다. 각 단을 잇는 부품인 ‘파이로락’에는 연결을 해제하기 위한 화약이 들어 있는데, 화약이 적당한 힘으로 터져야 한다. 또 3단 엔진 중지 후 위성모사체를 정해진 궤도에 정해진 속도(시속 7km)로 올려놓는 것도 고도의 기술을 요한다.

그래픽=강준구 기자

④발사 성공의 의미는?

발사 성공 시 한국은 세계에서 7번째로 우주 발사체 기술을 보유한 국가가 된다. 오승협 한국항공우주연구원 발사체추진기관개발부장은 “액체 엔진 개발 기술은 우주 선진국을 70% 정도 따라잡았다”며 “가장 중요한 기술 중 하나인 75톤급 엔진 개발에 많은 어려움이 있었는데, 총 184회 1만8,290초의 시험을 성공적으로 마쳐 큰 자부심을 느낀다”고 말했다.

또 1.5톤급 실용위성을 고도 600~800km에 올릴 수 있는 능력도 갖추게 된다. 실용급 위성을 발사할 수 있는 국가는 6개국뿐이다. 2013년 발사한 나로호에는 0.1톤 위성이 탑재됐었다.

⑤발사 실패 시 어떻게 되나?

누리호가 궤도를 이탈하면, 발사체 내부 폭발 장비를 이용해 폭파시키게 된다. 고흥 나로우주센터, 제주, 남태평양 팔라우섬 등 세 곳에서 누리호 궤적을 실시간 추적한다. 1차 발사 성공여부와 관계없이 2차 발사는 내년 5월 진행된다.

기상 조건도 맞아야 한다. 온도와 습도뿐 아니라 지상풍과 고층풍, 구름도 고려 요건이다. 우주물체와의 충돌 가능성 등도 철저히 계산돼야 한다. 누리호가 발사 예비기간(22~28일)을 정해 둔 이유다.

조소진 기자 sojin@hankookilbo.com