달 탐사 19개월 미뤄졌다지만…착착 진행되는 한국형발사체 개발

2019.09.12 13:00
 한국형발사체(KSLV-Ⅱ) ‘누리호’의 주 엔진을 검증하기 위한 시험발사체가 28일 오후 4시 전남 고흥 나로우주센터 발사대에서 성공적으로 발사됐다. 사진공동취재단
한국형발사체(KSLV-Ⅱ) ‘누리호’의 주 엔진을 검증하기 위한 시험발사체가 지난해 11월 28일 오후 4시 전남 고흥 나로우주센터 발사대에서 성공적으로 발사됐다. 사진공동취재단

한국 우주 개발의 핵심 축인 ‘달 탐사’ 사업이 당초 계획보다 19개월 미뤄졌다. 과학기술정보통신부는 지난 10일 제31회 우주개발진흥실무위원회를 열고 달 궤도선 발사 계획을 2022년 7월까지로 연기했다. 총 6기의 탑재체 개발 과정에서 중량이 예상보다 늘어났고 달 궤도선 초기 설계 중량인 550kg을 넘는 최대 678kg으로 조정하는 기술적 도전이 놓여있다. 

 

달 탐사 사업의 순연으로 우주 개발의 또다른 축인 한국형 발사체 ‘누리호’ 개발 사업에 자연스럽게 관심이 쏠린다. 우선 한국형 발사체 사업은 지난해 11월 중요한 전환점을 돌았다. 한국형 발사체 ‘누리호’의 핵심인 75t 엔진의 비행 성능을 검증하는 시험발사체가 지난해 11월 28일 성공적으로 발사돼 순항을 예고했다. 

 

11일 한국항공우주연구원에 따르면 지난해 75t 엔진 시험발사체 발사 성공에 대한 기술적 노하우를 바탕으로 ‘누리호’를 완성하기 위한 엔진별 연소시험과 조립, 검증 테스트 등이 분주하게 진행중이다. 

 

한국형 발사체 개발 사업은 1.5t급 실용위성을 지구저궤도(600~800km)에 올려놓는 발사체를 자력으로 개발하는 게 목표다. 지난해 11월 시험발사체 발사에 활용된 75t급 엔진 4개를 묶은 300t급 엔진을 1단 엔진으로 하고 75t급 엔진 1기로 구성된 2단과 7t급 엔진 1기로 구성된 3단 발사체다. 2021년 2월과 10월 두 차례 발사될 예정이다. 

 

발사체 개발은 ‘엔지니어링모델(EM)’과 ‘인증모델(QM)’, 성능이 검증된 QM과 동일한 스펙으로 설계, 제작돼 실제로 발사되는 ‘비행모델(FM)’ 제작 순으로 이뤄진다. 현재 항우연은 한국형 발사체 1단, 3단 엔진 조립과 시험을 진행중이다. 

조립을 마치고 마지막 점검 중인 누리호 시험발사체. -사진 제공 한국항공우주연구원
조립을 마치고 마지막 점검 중인 75t 엔진 시험발사체. 한국항공우주연구원 제공.

우선 3단에 사용되는 7t급 엔진의 경우 올해 5월 EM 수류시험이 완료됐다. 수류시험이란 추진기관 종합연소시험 전 실제 추진제를 주입해 추진제 탱크, 추진제 충전 절차 확립 등을 통해 최적화하고 기밀, 압력 등에 문제 없는지 확인을 통해 성능을 검증하는 과정이다. 수류시험이 완료된 3단 엔진은 현재 QM 제작이 진행중이다. 

 

75t 엔진 1기로 구성되는 2단의 경우 지난해 시험발사체 발사를 통해 성능이 입증된 상태다. 현재 고공에서 작동하기 위한 부분적인 설계 변경 수행 후 QM을 통해 검증하고 FM 조립이 진행될 예정이다. 

 

3단으로 구성되는 한국형 발사체 ‘누리호’ 개발에서 현재 가장 기술적 도전으로 꼽히는 것은 75t 엔진 4기를 묶는 클러스터링 조립이다. 1단에 사용되는 75t 엔진 4기는 종합연소시험을 수행하기 위한 QM 조립과 시험이 완료된 상태다. 

 

기술적 도전인 75t 엔진 4기의 클러스터링 조립은 한국형 발사체 1단 QM 단계에서 조립된다. 항우연 한국형발사체개발사업본부는 2019년 말 1단 QM조립에 착수한다는 계획이다. 

 

올해 말 조립되는 한국형 발사체 1단 QM은 실제 발사된 FM과 동일한 설계대로 조립되기 때문에 중요한 단계다. 1단 QM을 통해 각 엔진 화염 가열 분석 및 단열 기술 등이 검증된다. 특히 4기의 엔진 간 추력이 균일하지 않을 경우 대응할 수 있는 기술과 클러스터링시 엔진 정렬 기술 확보가 필요하다. 

 

항우연은 올해 말 조립되는 1단 QM을 활용한 종합연소시험을 통해 최종 성능을 확인한다는 계획을 세웠다. 고정환 항우연 한국형발사체개발사업본부장은 “누리호 1단에 사용된 엔진 4기를 구성하는 데 있어서 추진기관 배관 등이 복잡하게 얽혀 있어 조립 복잡도가 엔진 1기로 구성됐던 시험발사체에 비해 많은 높은 것은 사실”이라며 “2021년으로 예정된 누리호 발사 일정 준수를 위해 최선을 다하고 있다”고 밝혔다. 

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