이달 말 진행 예정인 한국형 발사체 ‘누리호’ 3차 발사가 1, 2차 발사와 가장 다른 점은 위성모사체(더미 위성)나 성능검증위성 등이 아닌 진짜 실용 위성이 실린다는 점이다.
자동차로 비유하자면 종전의 발사는 마네킹을 태우고 진행하는 충돌 테스트 같은 ‘시험 발사’의 성격이고, 이번에는 진짜 승객을 태우고 차를 운행하는 셈이다.
7일 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원에 따르면 누리호는 오는 24일 오후 6시24분(±30분) 예정대로 발사될 예정이다. 발사 예비 기간은 25~31일이다.
3번째 발사긴 하지만 누리호 기체 자체는 지난 1~2차와는 큰 차이가 없다. 다만 지난 2차 발사까지는 13년간 1조9572억원이 투입된 ‘한국형 발사체 개발 사업’ 하에서 진행됐고, 이번 3차 발사부터는 ‘한국형 발사체 고도화 사업’이 적용된다.
지난 누리호 2차 발사 성공으로 개발 사업은 성공적으로 끝마쳤고, 6874억원을 투입하는 고도화 사업은 반복발사를 통해 우리 발사체의 신뢰성을 높이고, 기술을 민간에 이전하는 것이 주요 목표다. 이번 발사를 포함해 2027년까지 누리호를 총 4차례 발사한다는 계획이다.
지난해 6월 성공한 2차 발사와 이번 3차 발사를 비교해보면 3차 발사의 위성부 총 중량이 더 가볍고 목표 고도도 낮다. 2차 발사가 1500㎏에 달하는 무거운 성능검증위성과 더미위성을 700㎞ 고도 궤도까지 쏘아 올렸다면, 이번에는 총 504㎏의 실용 위성 8기(사출장치 포함)를 550㎞에 안착시키는 것이 목표다.
2차 발사까지는 시험 성격이었던 만큼 누리호의 최대 탑재 중량인 1500㎏을 가득 채웠고, 목표 궤도도 기체의 투입 궤도인 600~800㎞의 중간으로 설정했던 것이다. 반면 3차 발사에서는 시험이 아닌 실제 위성들을 보내는 만큼 되려 무게가 더 가벼워졌다.
아울러 2차 발사때는 성능검증위성이 발사체에서 분리된 뒤 더미위성을 별도로 분리했는데, 3차 발사에서는 위성들이 발사체에서 직접 사출된다. 가장 거대한 주탑재위성인 ‘차세대 소형위성 2호’가 가장 먼저 사출되고, 이후 20초 간격으로 나머지 7개의 큐브위성들이 순차적으로 분리되는 식이다.
누리호의 전체 발사 시퀀스는 2차 발사 때와 차이가 거의 없다. 발사 이틀 전까지 기체 조립 및 발사대의 발사운용모드 전환을 마치게 되며, 하루 전 누리호를 조립동에서 발사대로 이송해 수직으로 기립시키고 엄빌리칼(연료 공급용 케이블) 연결 및 기밀점검 등 최종 준비 작업을 진행하게 된다. 추진제(연료) 충전과 기상상황 점검도 발사 하루 전 모두 마친다는 계획이다.
발사 당일에는 기체 전원, 추진제 충전 등에 대한 최종 점검 절차를 거치고 한번 시작하면 중단이 어려운 액체산소 및 케로신 충전을 진행하게 된다.
이후 발사 10분 전까지 발사 진행 여부를 최종 결정하고, 10분 전부터 ‘발사자동운용(PLO)’이 시작되면 사람의 개입 없이 컴퓨터에 의해 마지막 발사 절차가 진행된다. 문제가 발생하지 않으면 발사 4초 전 엔진이 점화되고 발사대 고정 장치가 해제되며 우주로 솟아 오르게 된다.
이륙이 성공하면 272초까지 1~2단부가 모두 분리되고, 이륙 783초 뒤 목표 고도인 550㎞에서 차세대 소형위성 2호가 1차로 사출된다. 이륙 후 923초까지 모든 탑재 위성이 순차 분리되면 누리호 3차 발사에서 ‘발사체’의 임무는 모두 종료된다. 분리된 누리호 1·2단과 페어링은 나로우주센터 남쪽 430~2804㎞ 해상에 낙하하게 된다.
누리호 3차 발사에서의 또다른 큰 변화점은 민간 체계종합기업이 최초로 발사에 참여했다는 것이다. 국내 발사체 산업생태계의 기술 수준 향상을 위해 지난해 10월 선정된 한화에어로스페이스가 제작 총괄 관리, 발사 공동 운용 역할을 수행했다.
누리호 고도화 사업의 일환으로 참여한 체계종합기업은 향후 발사에서 점차 역할이 커지며 항우연 대신 발사를 주도할 예정이다.
4차 발사부터는 발사운용관련 기술 습득 진척 상황을 고려해 참여 범위를 확대하고, 6차 발사에서는 발사책임자(MD), 발사운용책임자(LD) 및 발사관제센터(LCC) 일부 콘솔을 제외하고 체계종합기업이 모두 참여하게 된다.
이처럼 누리호 반복 발사를 통해 국내 개발 위성의 발사 수요 충족, 누리호 신뢰성 향상, 국내 발사체 산업생태계의 기술 수준 향상 등 여러 마리 토끼를 모두 잡는다는 게 정부의 목표다.
누리호 3차 발사를 이끈 고정환 항우연 한국형발사체개발사업본부장은 “과거 발사와 가장 다른 부분은 위성을 많이 싣고 실제 임무를 가진 위성을 발사한다는 거고, 많은 위성을 분리해보는 것도 처음”이라며 “이번에는 시험이 아니라 정말 손님을 받아서 우주로 실어다 드리는 것인 만큼 저희로써도 일종의 ‘서비스 마인드’ 같은 게 바뀌었다고 볼 수 있다”고 전했다.
처음으로 실용 위성을 싣고 우주로 향하는 누리호 3차 발사의 주요 탑재체는 우주중점기술의 국산화를 위한 과학임무를 수행하는 ‘차세대 소형위성 2호(차소위성 2호)’다. 주탑재체인 만큼 가장 크고 무거우면서 누리호 내 위성을 장착하는 어댑터에서도 한가운데를 차지하게 된다.
7일 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원 등에 따르면 오는 24일 진행되는 누리호 3차 발사에는 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소가 주관해 개발한 차소위성 2호가 주탑재위성으로 실리게 된다. 차세대 소형위성 2호는 이미 지난 2일 나로우주센터로 옮겨져 누리호에 실릴 준비를 하고 있다.
지난 2017년 3월부터 올해 8월까지 총 240억원을 들여 추진된 차소위성 2호 사업은 영상레이다(SAR)를 비롯한 중점기술의 국산화, 우주과학 연구, 위성핵심기술의 우주검증 등의 임무를 추진한다. 차소위성 2호는 누리호 탑재 위성 중 가장 먼저 분리돼 550㎞ 상공에서 이같은 임무를 수행하게 된다.