2027년까지 4차례 추가 발사 예정…차세대 발사체, 앞으로 임무는?

21일 발사에 성공한 한국형 발사체 ‘누리호’는 신뢰성 확보를 위한 4차례의 추가 발사가 예정돼있다. 2023년부터 2027년까지 4회의 반복 발사로 신뢰성을 높이는 동시에 발사체 기술의 민간 기업 이전으로 우주발사체 체계종합기업을 육성한다는 목표다.

이와 함께 누리호의 성능을 뛰어넘는 2단형 차세대 발사체를 개발하는 사업이 지난 5월 9일 예비타당성조사(예타) 대상에 선정됐다. 정책적·경제적 타당성과 정부의 우주개발 목적에 부합하는지 등을 자세히 들여다보고 사업 추진을 결정하는 절차다. 예타를 통과해 순조롭게 개발이 이뤄지면 차세대 발사체는 첫 임무로 2031년 한국형 달착륙선을 달에 보내는 역할을 맡는다.

● 2027년까지 4차례 추가발사…누리호 ‘고도화’

누리호의 신뢰를 높이는 고도화 사업은 현재 진행중이다. 한국항공우주연구원은 지난해 10월 1차 발사와 이번에 발사하는 누리호에 이어 3호기 조립을 진행하고 있다. 3호기 조립은 고도화 사업과는 별개로 내년 6월까지 진행되는 한국형발사체 개발사업 범위에 포함된 것으로 예비로 조립하는 비행모델(FM)이다. 누리호 2차 발사가 성공하면 3호기는 고도화 사업 1호기로 활용된다.

2023년부터 진행되는 누리호 고도화 사업에서 누리호에 실릴 위성도 어느 정도 윤곽이 드러나 있다. 2023년 발사에서는 차세대 소형위성 2호가 실려 발사된다. 2024년 발사에서는 초소형 군집위성 1호가, 2026년 발사에서는 초소형 군집위성 2~6호가, 2027년 발사에서는 초소형 군집위성 7~11호가 실릴 예정이다.

장영순 한국항공우주연구원 발사체체계개발부장은 “현재 정해진 탑재체 외에 추가 탑재체를 검토하는 단계”라며 “고도화 사업을 통해 발사체 기술을 민간에 이전하고 발사체 체계종합기업을 육성하는 게 목표”라고 말했다.

● 우리 손으로 만든 발사체로 우리 달 착륙선 보낸다

누리호보다 더 강력한 성능을 뽐낼 2단형 차세대 발사체 개발사업의 예비타당성조사가 지난 5월 시작됐다. 2023년부터 2031년까지 9년간 1조9330억원을 투입하는 사업으로 발사체가 개발되면 2031년 우리 기술로 만든 한국형 달 착륙선을 달에 실어 보내는 첫 임무에 나선다.

차세대 발사체는 액체산소와 케로신(등유)를 사용하는 2단형 발사체로 개발된다. 1단 엔진은 100t급 추력을 내는 다단연소사이클 방식 액체엔진 5기를 묶는 클러스터링 방식으로 설계돼 총 500t의 추력을 낸다. 2단 엔진은 10t 추력의 다단연소사이클 액체엔진 2기로 구성된다. 다단연소사이클 엔진은 산화제를 재사용하는 구조로 현재 누리호에 적용된 가스발생기 엔진보다 연료 효율이 10% 높고 성능 저하도 없는 게 장점이다. 여러 차례 점화하는 재점화 기술과 추력조절 기술도 적용된다. 누리호는 75t급 액체엔진 4기를 묶은 1단과 75t 액체엔진 1기로 구성된 2단, 7t 액체엔진 1기로 구성된 3단형 발사체다.

차세대 발사체는 지구 저궤도에 10t 중량의 탑재체를 실어보낼 수 있는 성능을 가진다. 누리호는 1.5t 중량의 탑재체를 지구 저궤도에 보낼 수 있다.

차세대 발사체는 개발 단계부터 국내 우주기업들의 참여와 육성을 목표로 개발된다. 설계부터 최종 발사까지 전 과정을 향후 선정될 체계종합기업이 항우연과 공동 수행한다. 재사용 발사체 핵심 기술 등 차세대 발사체 개량과 고도화에 활용할 핵심기술을 선별해 선행 연구도 진행한다.

차세대 발사체 사업에서 첫 발사는 2030년이지만 첫 발사에서 성능이 검증되지 않은 만큼 달 착륙 검증선을 보내고 2031년 달 착륙선을 발사한다는 계획이다. 위성모사체를 실어 발사하는 누리호 사업과 유사한 셈이다.

권현준 과기정통부 거대공공연구정책관은 “차세대 발사체 개발을 통해 본격적인 우주탐사 능력을 확보하게 된다는 데 의의가 있다”며 “설계단계부터 민간이 참여하는 첫 발사체 개발 사업으로 민간의 발사체 개발 역량을 제고할 것으로 기대한다”고 말했다.