누리호 성패를 가르는 운명의 16분…‘단분리’에 달렸다

순수 우리기술로 만들어진 ‘한국형 발사체’ 누리호가 발사 하루 전인 20일 오전 전남 고흥군 나로우주센터 제2발사대에 기립되고 있다. (한국항공우주연구원 제공) 2021.10.20/뉴스1

오는 21일 전남 고흥군 나로우주센터 제2발사장에서 하늘로 향할 ‘한국형 발사체’ 누리호의 성공은 어떻게 결정될까. 누리호는 우리나라가 첫 번째로 독자 개발한 발사체로, 세계적으로 발사체의 첫 발사 성공률은 30% 정도로 높지 않은 편이다.

오승협 한국항공우주연구원 발사체추진기관개발부장은 20일 오후 전남 고흥군 누리호발사현장 프레스센터에서 가진 브리핑에서 “어느 우주 발사체든 최초 성공률은 30%가 채 안된다”라며 “내일 준비하는 게 비행시험이기 때문에 성공, 비성공 언급은 맞지 않다고 본다”고 말했다. 누리호의 경우 지상에서 시험과 성능검증은 성공적으로 마쳤다. 하지만 비행 중 실시되는 ‘단 분리’와 같은 것들은 비행 과정을 통해서만 해당 기술을 온전히 검증할 수 있기 때문에 ‘비행시험’이라고 언급된다.

누리호는 1.5톤급 실용위성을 지구 저궤도에 속하는 600~800km에 투입하기 위해 만들어졌다. 다만 이번 발사에는 실제 실용위성 대신 무게와 크기는 같지만 기능을 줄인 ‘더미’ 위성이 탑재됐다. 한상엽 항공우주연구원 책임연구원은 “누리호를 600~800km 고도 사이에 투입할 수 있느냐를 보고 성패를 판단한다”고 밝혔다.

성공하려면 지상에서 성능검증을 완료한 37만개의 부품이 우주에서도 정상 작동해야 한다. 나로우주센터에서 남쪽으로 비행한 누리호는 1단 추력 구간에서 고도 55km, 2단 추력구간에서 고도 252km, 3단 추력 종료 시점에서 위성 투입 고도에 도달해야 한다.

오승협 한국항공우주연구원 발사체추진기관개발부장이 20일 전남 고흥군 나로우주센터 프레스센터에서 한국형 우주발사체 ‘누리호’ 관련 브리핑을 하고 있다. (한국항공우주연구원 제공) 2021.10.20/뉴스1

누리호의 성패는 누리호가 지상을 떠난 지 16분이면 결판난다. 이 때 관건은 ‘단분리’다. 발사된지 127초가 지나면 고도 59km에서 1단 로켓이 분리된다. 첫 관문으로 공중에서 이뤄지는 단 분리가 제대로 되지 않을 경우 비행궤적을 바꿔 발사 실패로 연결될 수 있는 만큼 중요하다.

233초가 지나면 고도 191km에서 위성(모사체)를 덮고 있는 페어링(위성덮개)을 분리해야 한다. 274초 뒤에는 고도 258km에서 2단 로켓이 분리된다. 967초 뒤에는 고도 3단에 탑재한 1.5톤짜리 위성 모사체를 초속 7.5km 속도로 고도 700Km에 올리면 성공이다. 목표궤도에서 위성 모사체 분리 여부 데이터 확인까지는 약 30분이 소요된다.

발사된 누리호는 제주도와 일본 후쿠에지마에서 각각 약 100km 떨어진 곳을 지나 비행하게 된다. 1단 예상 낙하지점은 발사장으로부터 지상거리 약 2800km 해상이다. 페어링분리는 발사장에서 251km 떨어진 고도 191km에서 이뤄지는데, 실제 낙하되는 예상 지역은 발사장에서 약 1514km 떨어진 해상으로 예측된다. 이번 1차 발사에 이어 2차 발사는 성패에 상관없이 내년 5월 예정되어 있다.

누리호는 길이 47.2m에 200톤 규모로, 3단으로 구성되어 있다. 가장 아래 있는 1단에는 75톤급 엔진이 묶음으로 4개, 2단에는 1개, 3단에는 7톤급 엔진이 1개 들어간다. 총 연료 56.5톤과 산화제 126톤이 연소하며 최대 1500㎏의 물체를 고도 600~800km 궤도에 올릴 수 있는 성능을 지녔다.

(서울=뉴스1)