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100% 우리 힘으로…누리호, 우주에 첫발

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중앙일보

21일 전남 고흥군 봉남등대 전망대에 모인 시민들이 한국형 발사체 누리호(KSLV-2)가 발사돼 우주로 향하는 모습을 지켜보고 있다. [연합뉴스]

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우주발사체 독립, 미완이지만 성공의 날이었다. 순수 국내 기술로 만든 첫 한국형 발사체(KSLV-2) 누리호가 최종 단계에서 인공위성 더미를 궤도에 올려놓는 데 실패했다. 21일 오후 5시 전남 고흥반도의 끝자락 나로우주센터에서 한국 과학기술의 자존심이 솟아올랐다. 영상 15도의 쌀쌀한 날씨 속 발사장에는 화염이 만들어낸 거대한 뭉게구름이 피어올랐다. 누리호는 애초 오후 4시에 올라갈 예정이었으나, 발사대 하부 시스템 및 밸브 점검에 추가 시간이 들면서 한 시간 늦은 오후 5시 정각에 발사됐다. 누리호는 이륙 후 127초에 고도 59㎞에 도달, 1단 로켓을 분리했다.



1·2단 로켓까진 성공 … 3단 로켓 추력 부족해 위성 안착 실패



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21일 서울역 매표소 주변에 설치된 누리호 부스에 응원 메시지가 붙어 있다. 심석용 기자

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이륙 233초엔 고도 191㎞에 도달해 3단부 끝에 있는 페어링을 분리했다.

페어링은 누리호 꼭대기에 싣고 있는 인공위성을 보호하는 일종의 덮개다. 누리호의 경우 개발 후 첫 발사인 만큼 정식 인공위성이 아닌 더미 위성을 실었다. 누리호는 발사 274초 뒤 고도 258㎞에 이르러 2단 로켓도 분리했다. 곧바로 3단 로켓이 불을 뿜었고 잠시 후 목표 상공인 고도 700㎞에 도달했다. 이때까지는 모든 것이 순조로워 보였다. 나로우주센터 관계자는 모두 완벽한 성공이라 생각했다. 하지만 최종 단계인 위성 더미의 우주 궤도 안착 소식이 들려오지 않았다. 원인은 3단부를 책임지는 7t 엔진의 문제였다. 7t 엔진은 목표 연소시간인 521초 동안 타지 못하고 427초에 조기 종료됐다. 이 때문에 목표 속도인 초속 7.5㎞에 미치지 못해 궤도 진입에 실패했다.

나로우주센터 현장을 참관한 문재인 대통령은 “아쉽게도 목표에 완벽하게 이르지는 못했지만, 첫 번째 발사로 매우 훌륭한 성과를 거뒀다”며 “오늘 부족했던 부분을 점검해 보완한다면 내년 5월에 있을 두 번째 발사에서는 반드시 완벽한 성공을 거두게 될 것”이라고 말했다.

3단 엔진 94초 빨리 꺼져 목표 속도 미달

임혜숙 과학기술정보통신부 장관은 “정부는 한국항공우주연구원과 외부 전문가가 참여하는 발사조사위원회를 즉시 구성해 3단 엔진 조기 종료의 원인을 찾아 2차 발사를 준비하겠다”며 “앞으로 더 분발해 국민 여러분과 함께 우주를 향한 도전을 멈추지 않겠다”고 말했다.

마지막 단계의 실패가 아쉽지만, 21일 누리호 발사는 대한민국이 세계 10대 우주발사체 기술 보유국이 됐다는 것을 의미한다. 앞서 2013년 첫 번째 한국형 발사체(LSLV-1) 나로호가 우주로 올라갔지만, 사실은 절반의 성공이었다. 당시 정부는 ‘자국 발사장에서 자국 발사체로 자국 인공위성을 궤도에 올린 나라가 됐다’고 자랑했지만, 나로호의 1단 발사체는 러시아에서 들여온 ‘완제품’ 형태였다. 2단부 역시 액체가 아닌 고체로켓을 사용했다.

우주발사체 기술을 대표적 안보기술이라 국가 간 기술이전이 엄격히 금지된 분야다. 우주발사체 기술과 전략무기인 미사일, 특히 대륙간탄도미사일(ICBM) 기술이 크게 다르지 않기 때문이다. 미국과 러시아 등 우주발사체 기술을 이미 확보한 나라의 대학과 연구소에선 외국 국적자가 로켓 개발 기술에 접근하지 못하게 차단하고 있다.

현재 전 세계적으로 우주발사체 자력 발사 능력을 갖춘 나라는 미국·러시아·중국·프랑스·인도·일본·이스라엘·이란·북한 등 9개국뿐이다. 이 중에서도 무게 1t 이상의 실용 인공위성 발사를 할 수 있는 나라는 6개국뿐이다. 이스라엘과 이란·북한은 300㎏ 이하 위성 자력 발사 능력만 보유하고 있다.

누리호는 길이가 15층 아파트 높이인 47.2m에 달한다. 총중량도 200t에 이른다. 1단부에는 케로신(등유)을 연료로, 액체산소를 산화제로 쓰는 추력 75t의 액체 로켓엔진 4개를 묶었다. 2단부에는 75t 엔진 하나를, 3단부에는 7t 액체엔진을 달았다. 1.5t급 실용위성을 지구 저궤도(600~800㎞)에 투입할 수 있다.

누리호는 내년 5월 두 번째 발사를 한 뒤 2027년까지 네 차례 추가 발사를 통해 성능을 확인할 예정이다. 2010년 3월부터 내년 10월까지 이어지는 누리호 개발에는 총 1조9572억원의 예산이 투입됐다.

누리호가 ‘미완의 성공’에 이르기까지는 ‘축적의 시간’이 있었다. 1989년 한국항공우주연구원(항우연) 설립 이후 93년 개발한 1단형 고체 과학로켓인 KSR-1이 그 시작이다. 이후 98년 2단형 고체 과학로켓인 KSR-2, 2003년 액체추진 과학로켓 KSR-3로 이어졌다.

2002년부터는 100㎏의 소형위성을 지구궤도에 실제로 쏘아올릴 수 있는 한국형 발사체(KSLV-1) 나로호 프로젝트가 시작됐다. 나로호는 2009년을 시작으로 세 차례 발사됐으나, 첫 번째와 두 번째는 실패하고 세 번째 도전에서야 성공할 수 있었다.

누리호 75t 엔진, 82t으로 개량 추진

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2009년 8월 첫 발사 때는 이륙에는 성공했으나 탑재체인 과학기술위성 2호를 보호하는 페어링의 한쪽이 분리되지 않아 목표 궤도 진입에 실패했다. 2010년 6월 두 번째 발사 때는 이륙 137초 만에 공중 폭발했다. 나로호는 이런 과정을 거쳐 2013년 1월 31일 오후 3시45분 세 번째 발사 만에 성공적으로 우주로 올라갔다.

한국항공우주연구원은 누리호와 별도로 한국형 발사체 고도화 사업에 대한 준비도 진행 중이다. 누리호보다 더 무거운 탑재체를 우주궤도에 쏘아올릴 수 있고, 달 탐사할 수 있는 수준의 발사체를 개발하겠다는 목표다. 지난해 추력 75t의 누리호 엔진을 개량해 82t으로 늘리고 탑재체를 최대 2.8t까지 실을 수 있게 하는 내용의 한국형 발사체 고도화사업 계획서를 제출했지만, 지난 8월 예비타당성조사에서 “도전성과 혁신성이 부족하다”는 이유로 탈락했다.

대통령비서실 경제과학특보를 지낸 이정동 서울대 공대 교수는 “이번 누리호 발사는 89년 항우연 설립 이후 지난 30여 년의 축적된 경험이 성과로 나타난 것”이라고 말했다.

최준호 과학·미래 전문기자, 강태화·문희철 기자 joonho@joongang.co.kr

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