21日 全南 高興 羅老宇宙센터에서 누리號가 發射되고 있다.과기정통부 提供
우리 힘으로 개발한 첫 宇宙發射體 ‘누리號(KSLV-II)’가 21日 發射됐지만 衛星模型을 地球低軌道에 내려놓지 못하면서 事實上 目標 達成에 失敗했다. 누리號는 發射 當日 成功的으로 發射됐고 高度 700km까지 올라갔지만 3段 엔진의 燃燒時間이 目標한 時間보다 모자라 衛星을 軌道에 正常速度로 投入하지 못했다는 分析이 나왔다.
3段에 設置된 7t級 液體 엔진의 早期 燃燒 原因으로 다양한 分析이 나오고 있지만 아직까지는 大部分 推定에 머물고 있다. 現在까지 엔진이 燃燒가 早期 終了되기 前 酸化劑 탱크 壓力이 非正常的으로 떨어진 信號가 捕捉됐고 엔진 出力이 基準値 以下로 減少해 엔진이 스스로 멈췄다는 點까지만 공식 確認된 事實이다. 專門家들은 누리號 3段의 酸化劑 탱크 壓力 低下 原因으로 가압시스템 異常 等 다양한 原因을 꼽고 있다.
○ 3段 엔진 出力 減少로 自動停止...原因은 無數히 많아
누리號는 1.5t의 實用衛星을 高度 600~800km의 地球低軌道에 投入하는 것을 目標로 2010年부터 開發이 推進됐다. 獨自 技術로 確保한 75t級 液體엔진 4基를 묶어 300t의 推力을 내는 1段엔진과 75t級 液體엔진 1期로 構成된 2段 엔진, 7t級 液體에眞 1期로 이뤄진 3段 엔진으로 構成된다.
韓國航空宇宙硏究院에 따르면 初期 分析結果 누리號는 飛行 當時 3段 엔진의 出力 不足으로 燃燒가 早期 終了된 것으로 確認된다. 出力이 基準値 以下로 떨어지면서 加速度度 減少했고 異常 徵候를 把握한 慣性航法誘導裝置(INGU)가 3段 엔진을 自動으로 정지시킨 것이라는 分析이다. INGU는 누리호에 設置돼 飛行을 컨트롤하는 컴퓨터다.
專門家들은 엔진 出力 減少 原因으로 꼽힐 수 있는 要素가 無數히 많아 綜合的인 分析 結果가 나올 때까지 判斷을 留保하고 있다. 허환일 忠南大 航空宇宙工學科 敎授는 "엔진의 燃燒押이 떨어지거나 供給되는 推進劑(燃料와 液體酸素)의 量이 일정하지 않았을 可能性이 높다"고 말했다.
航宇硏을 비롯해 여러 專門家들은 推進劑가 일정하게 供給되지 않았을 可能性을 높게 꼽고 있다.
實際로 航宇硏 關係者는 "지난 22日 午前 進行된 '누리號 1次 發射 퀵리뷰'에서 계측된 一部 데이터를 分析한 結果, 3段 엔진 燃燒 當時 酸化劑(液體酸素) 탱크의 壓力이 非正常的으로 떨어진 것으로 나타났다"고 밝혔다. 3단 엔진 燃燒 區間은 重力이 거의 없어 酸化劑를 엔진으로 보내려면 3~4氣壓 壓力이 加해져야 하는데 이보다 壓力이 떨어지며 供給이 원활하지 않았던 것으로 把握됐다. 누리號 3單付 酸化劑 탱크의 加壓시스템은 酸化劑 탱크 內部에 充電된 헬륨가스가 壓力을 높이도록 構成된다. 이 시스템에 問題가 있었다면 酸化劑가 漏泄됐거나 充分한 壓力으로 供給되지 않았을 可能性이 크다.
加壓시스템이 正常 作動했다면 酸化劑 問題가 提起될 수 있다. 신의섭 全北大 航空宇宙工學科 敎授는 "稀薄한 可能性이지만 加壓시스템이 頂上이라면 酸化劑가 非正常的으로 떨어졌을 수 있다"고 했다. 항우연은 이와 別途로 21日 누리號 發射 直後 3段 엔진에 燃料를 注入하는 터보펌프 밸브를 原因으로 言及하기도 했다.
○ 1000種에 이르는 計測 데이터 分析 必要...이르면 來週 正確한 原因 나올듯
누리號 試驗 發射 失敗 原因 分析은 원격송수신장치인 '텔레메트리'를 통해 蒐集한 初期 데이터를 바탕으로 이뤄진다. 누리號에는 總 5個의 텔레메트리가 있는데, 지난 26日 個別로 받은 데이터를 發射 시퀀스에 따른 時間代에 맞춰 하나로 합치는 作業을 마쳤다. 1000種에 이르는 詳細 計測데이터는 現在 分析을 위해 航宇硏 韓國型發射體開發事業本部 各 擔當 部署에 傳해졌다. 各 部署에서 分析 後 統合 會議를 통해 좀 더 正確한 原因을 밝히는 時點은 이르면 11月 첫週가 될 것으로 예상된다.
航宇硏은 當初 3段에 設置된 7t 液體 엔진의 誤作動과 缺陷 可能性을 낮게 봤다. 地上에서 이뤄진 7t 液體 엔진 燃燒 試驗에서 單 한次例도 같은 問題가 나타나지 않았기 때문이다. 航宇硏은 올 8月까지 總 93回, 累積 燃燒試驗 1萬6925.7秒에 이르는 7t 엔진 12期에 對한 燃燒試驗을 進行했다. 다만 實際 宇宙環境에서 實驗한 것은 처음이다. 엔진의 以上作動으로 酸化劑가 過度하게 流入되는 等 엔진 誤作動 可能性도 存在한다는 게 專門家들의 견해다. 장영순 航宇硏 發射體體系開發部長은 "3段 엔진에 생긴 問題點 確認을 위해 基礎 分析 作業에 着手한 狀態"라며 "이 作業이 進行돼야 正確한 原因을 追跡할 수 있다"고 말했다.
이番 分析 結果에 따라 탱크 問題로 判明되면 엔진 自體에는 問題가 없다는 解釋이 나온다. 하지만 3段 엔진의 加壓시스템 設計 變更이 必要할 境遇 來年 5月로 豫定된 누리號 2次 發射가 어려워질 可能性도 있다. 3段 엔진 燃燒 試驗과 單 分離 認證 試驗을 새로 거쳐야 한다. 科學技術情報通信部는 航宇硏 硏究員과 外部 專門家들이 參與하는 發射調査委員會 構成을 準備하고 있다. 분석 結果에 따른 分野別 專門家로 構成해 失敗 原因을 더 正確히 糾明하고 補完策을 마련할 計劃이다.
방효충 KAIST 航空宇宙工學科 敎授는 "宇宙發射體는 試驗 飛行을 통해 技術的 補完을 거치게 된다"며 "어떤 禹駐發射體던 여러 番의 發射를 통해 信賴性을 確保하고 여러 시스템들을 安定化하는 건 꼭 거쳐야 하는 關門"이라고 말했다. 누리號는 約 6873億원을 들인 高度化事業을 통해 來年 發射 外에도 2027年까지 追加 4回 發射가 豫定돼 있다.
韓國型 發射體 '누리號(KSLV-Ⅱ)’가 非正常 飛行을 했다. 고도 700km에 到達해 衛星 某死體를 秒速 7.5km의 速度로 軌道에 投入했어야 하나 이에 失敗한 것으로 推定된다.고흥 羅老宇宙센터=寫眞共同取材團