'부우웅' 진동음에 나로우주센터 상공 100미터 구름기둥…무슨 일이
IT/과학 2020/01/19 12:00 입력

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15일 전남 고흥군 나로우주센터 엔진시험동에서 75톤급 액체엔진 연소시험과 함께 수증기가 솟구쳐 오르고 있다.© 뉴스1

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한영민 한국항공우주연구원 엔진시험평가팀장이 75톤급 액체엔진 연소시험에 대해 설명하고 있다.© 뉴스1

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나로우주센터에 건설 중인 누리호 발사대 모습(한국항공우주연구원 제공)© 뉴스1

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나로우주센터 발사체종합조립동에서 조립 중인 누리호 1단 엔지니어링모델© 뉴스1

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나로호(KSLV-I), 시험발사체, 누리호(KSLV-II) 비교(항국항공우주연구원 제공)© 뉴스1


(고흥=뉴스1) 남도영 기자 = 지난 15일 전남 고흥군 나로우주센터. 시곗바늘이 정오를 가리키자 '부우웅'하는 낮은 진동음과 함께 고요한 외나로도 앞바다 위로 거대한 뭉개구름 같은 연기가 100여미터 상공까지 피어올랐다.

연기의 정체는 한국형발사체 '누리호'의 심장인 75톤급 액체엔진이 뿜어낸 화염과 주변 온도를 낮추기 위해 뿌린 물이 만나 생긴 수증기. 한국이 세계 11번째로 독자 개발한 발사체 엔진은 이날 139번째 연소시험을 마쳤다.

국내 기술로 독자 개발 중인 누리호는 1.5톤급의 인공위성을 지구 저궤도(600~800㎞)에 투입할 수 있는 3단형 우주발사체로, 내년 2월과 10월 두 차례 발사 예정이다. 나로우주센터 곳곳에선 누리호 발사를 위한 준비에 추운 날씨에도 작업자들이 구슬땀을 흘리고 있었다.

◇누리호 액체엔진 개발 순항…남은 과제는 4개 엔진 '클러스터링'

이날 연소시험은 130초 동안 이뤄졌다. 연소시험을 마친지 2시간 정도가 지났지만 시험동에 매달린 엔진 주변엔 아직 케로신 냄새가 자욱했다. 누리호에 들어갈 75톤급 액체엔진은 초당 약 250kg의 연료와 산화제를 연소시킨다. 연소와 함께 내뿜는 2000도 화염의 열기를 식히기 위해 초당 1400kg의 물을 쏟아 붓는다.

한영민 한국항공우주연구원 엔진시험평가팀장은 "지금까지 75톤급 액체엔진 17기로 수행한 누적시험 시간은 1만3000여초"라며 "실제 발사에 필요한 130초의 임무를 달성하기 위해 100배가 넘는 시간을 시험한 셈"이라고 설명했다.

누리호에 들어갈 액체엔진은 올 상반기 중 모든 인증시험을 마칠 예정이다. 엔진개발 성공으로 8부 능선을 넘은 누리호의 마지막 고비는 75톤급 엔진 4기를 묶는 '클러스터링'이 될 전망이다. 누리호는 발사체 1단에 달린 엔진 4기로 총 300톤의 추력을 얻어 대기권 밖으로 날아간다.

올 하반기 엔진 4개를 묶은 클러스트링 상태에서 종합연소시험이 진행될 예정이다. 클러스터링의 핵심은 정확한 정렬과 균일한 추력이다. 추력이 제어범위를 넘어설 정도로 불균형하거나 엔진 정렬에 문제가 생기면 그 순간 발사가 중단된다.

고정환 항우연 한국형발사체개발사업본부장은 "클러스터링에 필요한 기술은 거의 다 확보됐다"며 "시험을 통해 검증을 하는 부분만 남았다"고 말했다.

◇나로호 1.5배 누리호…독자 개발한 '제2발사대'에서 내년 2월 첫 발사

누리호는 지난 2013년 발사한 '나로호'보다 몸집이 약 1.5배 큰 발사체다. 나로우주센터는 누리호를 맞이하기 위해 나로호에 맞춰 지어진 도로 등을 넓히는 작업이 한창이다.

나로호와 누리호 시험발사체가 발사된 제1발사대에서 약 100m 떨어진 곳에는 누리호를 발사할 제2발사대가 세워졌다. 누리호 발사대는 국내 기술로 개발한 첫 발사대다. 나로호 때는 러시아가 설계를 하고 우리는 조립만 했다.

누리호 발사대는 기본적인 토목공사를 마친 상태로, 발사체 상단과 지상을 연결하는 45.6m 높이의 작업공간인 '엄빌리칼 타워'가 세워졌다. 발사대 완공 이후에는 누리호 인증모델을 발사대에 기립시켜 기능을 최종 확인할 예정이다.

이날 현장에선 수평으로 조립돼 이송될 누리호를 수직으로 발사대에 세우기 위한 설비인 '이렉터'를 테스트 중이었다. 발사체 고정장치도 설치를 위해 대기 중이다. 이 고정장치가 발사체를 잡고 있다가 신호와 함께 놓아주면 이륙이 시작된다. 30mm를 이륙했을 때 정확하게 발사체와 연결된 케이블이 분리되는 게 발사대의 핵심 기술이다.

강선일 발사대 팀장은 "현재 93%의 공정율로 4월 말까지 설치 작업을 모두 마치고 점검과 테스트를 진행해 10월 말이면 발사 준비가 마무리 될 것"이라고 말했다.

◇실제 모습 드러내는 누리호…연내 인증 마무리

거대한 태극기가 걸린 발사체종합조립동에선 누리호 1단 엔지니어링모델(EM) 조립이 한창이다. 한쪽엔 지난 2018년 시험발사체 발사 성공으로 인증을 마친 발사체 2단의 모습도 보인다.

누리호 개발은 1단부터 3단에 이르기까지 각 단별로 엔진을 포함한 구성품을 개발해 조립 및 성능시험을 수행한다. EM을 통해 설계한대로 성능이 나오는 지, 각종 배관과 밸브는 제대로 작동하는 지 등을 테스트하고, 이어 인증모델(QM)에는 실제 엔진을 달아 연소시험까지 진행한다.

누리호는 올해 발사체 각 단별로 인증을 마무리하고 이르면 하반기부터 실제 발사에 쓰일 비행모델(FM) 총조립에 착수할 계획이다.

전영두 항우연 발사체체계종합팀장은 "1단을 러시아에서 조립해 가져온 나로호와 달리 누리호는 처음부터 끝까지 우리 손으로 직접 조립하는 게 차이점"이라고 말했다.

처음 개발된 발사체가 발사에 성공할 확률은 30% 정도로 결코 쉽지 않은 도전이다. 하지만 발사에 성공한다면 대한민국을 우주기술 강국으로 도약시키기 위한 든든한 토대가 될 전망이다.

임철호 한국항공우주연구원 원장은 "함께 일하는 200개 이상의 기업과 함께 내년 누리호 발사가 성공적으로 이뤄질 수 있도록 성심성의껏 노력하겠다"고 말했다.




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