[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 앞으로 10시간 뒤면 한국은 무게 1톤 이상의 실용급 위성 발사가 가능한 일곱번째 국가가 된다.

한국형 발사체 누리호의 2차 발사가 성공하면 우리나라의 우주수송 능력도 국제사회로부터 인정받을 수 있을 것으로 기대된다.

◆ 하루 연기된 2차 발사…오후 4시 기상 여건 '양호'

두 차례나 일정이 늦춰진 누리호의 2차 발사일이 다가왔다. 그만큼 성공에 대한 국민적인 염원이 더욱 커졌다.

과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원은 21일 오후 4시 전남 고흥군 나로우주센터에서 누리호 2차 발사에 나선다.

기상청 일기예보에 따르면 발사 당일 기상은 다소 흐린 상태로 유지될 것으로 예상된다. 하지만 오후 4시께부터는 구름이 걷힐 전망이다. 강수확률은 10%로 낮은 수준이다. 바람은 동풍으로 초속 5m 정도다. 발사체 발사에는 양호한 기상 상태로 판단된다.

이번에 2차 발사되는 누리호의 길이는 47.2m이며 중량은 200톤에 달한다. 탑재중량은 1500kg까지 가능한 발사체다. 투입궤도는 600~800km이며 실제 목표 궤도는 고도 700km이다. 목표 궤도의 오차범위는 5% 수준으로 35km 전후다(사진 참고).

[고흥=뉴스핌] 사진공동취재단 = 순수 국내 기술로 설계 및 제작된 한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ) 2차 발사일을 하루 앞둔 20일 누리호가 전남 고흥군 나로우주센터 발사대에 기립해 있다. 2022.06.20 photo@newspim.com

최대직경은 3.5m이며 3단으로 구성됐다. 1단은 75톤급 액체엔지 4기, 2단은 75톤급 액체엔진 1기, 3단은 7톤급 액체엔진 1기로 구성된다. 누리호 개발에 들어간 예산은 1조9572억원으로 5205억원이 투입된 나로호의 3.8배 규모다.

지난해 10월 21일 1차 발사에서 누리호는 이륙 후 1단 분리, 페어링 분리, 2단 분리 등을 정상적으로 수행했다. 다만 3단에 장착된 7톤급 액체엔진이 목표된 521초 동안 연소되지 못하고 475초에 조기 연소돼 종료됐다.

결국 탑재한 위성모사체(더미위성)를 목표로 했던 저궤도에 안착시키지 못했다. 발사체가 궤도에 진입하는 데는 성공했지만 위성을 안착시키지 못해 '미완의 성공'이라는 아쉬움을 남겼다.

항우연과 개발에 참여한 기업들은 3단 산화제탱크 내부의 고압헬륨탱크가 이탈하지 않도록 헬륨탱크 하부고정부를 보강했다. 산화제탱크 맨홀덮개의 두께도 강화했다.

당초 2차 발사는 지난 15일 오후 4시였다. 다만 우천과 강풍으로 일정이 이튿날로 연기됐다. 이후 1단부 산화제탱크의 레벨센서가 고장나면서 발사일정이 다시 한번 연기됐다. 다행히 발사체 단 분리를 하지 않은 상태에서 레벨 센서를 교체해 23일까지인 발사 예비일 내 발사가 가능해졌다.

과기부 관계자는 "기상 상황 등 변수에 대응하기 위해 발사 예비일을 오는 23일까지로 정해놓고 있었다"며 "어제 오전에 누리호 이송을 완료한 뒤 오후에는 발사체 기립과 발사대 엄빌리칼 타워 연결, 기밀 점검 등 발사 준비를 마무리지었다"고 전했다.

◆ 성능검증위성 분리·위성모사체 분리·큐브위성 사출 및 교신 등 3대 관전 포인트 '시선집중'

이번 누리호 2차 발사는 지난 1차 발사 때보다 임무가 추가됐다. 그만큼 성공적인 임무 완수에 대한 기대가 더 높아진다.

1차 발사에서는 누리호에 위성모사체가 탑재됐다. 기능을 하지 않은 위성 무게의 물체라고 보면 된다. 그러나 이번 2차 발사는 실전이라고 봐도 무방하다. 성능검증위성이 탑재될 뿐더러 4기의 큐브위성도 함께 실려 있다. 

먼저 누리호 2차 발사가 성공하려면 발사 이후 897초(오후 4시 14분 57초)에 고도 700km 인근에서 성능검증위성이 분리돼야 한다. 

한국형 발사체 누리호에서 분리돼 지구 저궤도에 안착해 임무를 수행할 성능검증위성 예상도 [자료=한국항공우주연구원] 2022.06.15 biggerthanseoul@newspim.com

지난번 1차 발사를 실패로 판단한 것은 위성모사체를 분리하기 전 3단부 엔진이 조기에 연소돼 종료됐기 때문이다. 이때까지 정상적으로 3단부 엔진이 연소해 최종적으로 성능검증위성이 분리돼야 누리호는 본연의 임무를 완수하게 된다.

이후 70초 뒤인 967초(오후 4시 16분 7초)에 동일한 고도에서 위성모사체도 함께 분리돼야 한다. 위성모사체는 특정 기능은 없고 탑재할 수 있는 위성의 무게를 늘리기 위해 함께 실린 것이다.  

이후 오는 23일부터는 성능검증위성에서 큐브위성이 2일에 1기 순으로 사출된다. 23일 조선대에 이어 25일 한국과학기술원, 27일 서울대, 29일 연세대까지 사출이 완료된다. 사출된 각 큐브위성은 자체 임무를 수행하기 이전에 자체 신호인 비콘신호를 지상국에 보내게 된다. 그리고 지상국에서 신호를 보내 이를 받으면 교신이 완료돼 자체적인 임무를 착수할 수 있게 된다.

항공우주업계 한 관계자는 "누리호가 임무를 완수하게 된다는 것은 우주수송능력을 자체적으로 보유하게 된다는 의미"라며 "여기에 위성까지 제대로 사출된 뒤 교신과 자체 임무를 수행한다면 독자적인 위성사업이 가능해지는 것"이라고 말했다.

항우연 관계자는 "누리호의 설계, 제작, 시험, 발사 운용 등 모든 과정을 국내 기술로 진행하고 발사체의 핵심기술을 확보하게 되는 것"이라며 "세계에서 7번째로 중대형 액체로켓 엔진을 개발해 보유하고 있다는 점도 의미가 남다르다"고 강조했다. 

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