'우주과학 강국의 첫 단추' 누리호 성공 의미는[김정욱의 별별이야기](25)

해외에 의존하던 발사체 기술, 이젠 독자적으로 확보
세계 7번째로 중량 1톤 실용급 위성 발사국 반열 올라

[서울경제]

마지막 남은 블루오션 우주. 미국과 러시아, 중국, 인도 등은 일찌감치 우주의 가치에 눈을 뜨고 그 공간을 개척하고 있습니다. 우리나라도 이제 본격적으로 우주개발에 뛰어들고 있죠. 미지의 우주, 그 광활하고 거대한 세계에 대한 이야기를 어린이부터 성인까지 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 재미있게 풀어내려 합니다. <편집자주>

지난 25일 국내 독자 기술로 개발된 한국형 발사체 누리호 전남 고흥군 나로우주센터에서 발사돼 우주로 향하고 있다. 사진제공=한국항공우주연구원

최근 우리 기술로 만든 한국형 우주발사체 ‘누리호’ 발사가 성공적으로 마무리됐습니다.

이 누리호에는 인공위성 8기(8대)가 실렸었는데 이 가운데 6기는 지상과 교신에 성공했습니다. 이번에 쏘아올린 누리호는 발사체를 설계·제작·시험 등 모든 과정을 우리 기술로 만들었다는 점과 그 발사체에 우리가 앞으로 활용할 인공위성을 탑재해 우주로 보냈다는 점에서 우주과학 성장을 한 단계 올린 쾌거라고 할 수 있습니다.

우주발사체는 우주로 가는 운송수단으로 많은 나라들이 이 분야에 투자를 하고 있습니다.

미국과 러시아는 1950년대부터 우주발사체 기술을 확보했습니다. 뒤이어 유럽, 일본, 중국, 인도 등도 우주발사체 기술을 확보해 인공위성과 우주탐사선 발사, 우주화물 수송 등 우주개발을 추진하고 있습니다.

그동안 국내에서 개발한 인공위성은 모두 해외 우주발사체를 이용해 발사됐습니다. 한국이 인공위성 자체는 만들 수 있지만 우주발사체 연구개발이 늦어 우주발사체를 보유하지 못했기 때문이죠.

우주발사체는 국가간 기술이전이 제한돼 있어 독자 기술로 우주발사체를 개발해야 하며, 여기에는 많은 시간과 개발비용이 필요합니다. 또 기술적 어려움이 많아 기술 확보까지는 많은 시행착오가 요구됩니다.

최근에는 미국 민간 우주기업 스페이스-엑스(X)사의 혁신적인 재사용발사체 등장으로 유럽, 일본 등도 저비용·고효율 발사체 개발을 추진하고 있습니다.

세계 여러 스타트업에서는 초소형위성 발사가 가능한 초소형 발사체를 개발하고 있습니다. 앞으로 우주개발국의 지속적인 증가, 소형위성 개발 증가로 전 세계 상업 우주발사체 시장은 갈수록 확대될 전망입니다.

우리나라는 한국항공우주연구원(항우연)의 주도로 1993년 1단형 고체추진 과학로켓 ‘KSR-Ⅰ’, 1998년 2단형 고체추진 중형과학로켓 ‘KSR-Ⅱ’, 2002년 국내 최초의 액체추진 과학로켓 ‘KSR-Ⅲ’ 개발을 통해 로켓 설계 및 제작 능력을 길러왔습니다.

이어 우주발사체 개발 능력 확보를 위해 2013년 러시아와의 국제협력으로 1단 액체엔진과 2단 고체엔진으로 구성된 2단형 우주발사체 나로호를 개발하고 발사에 성공해 우주발사체 기술과 경험을 확보했습니다.

지난 2013년 1월 30일 고흥군 나로우주센터에서 나로호 3차가 발사되고 있다. 사진제공=한국항공우주연구원

이번에 우주로 간 누리호는 KSR과 나로호에서 얻은 기술과 경험을 바탕으로 고도 약 600~800㎞의 태양동기궤도에 1.5톤급 실용위성을 발사할 수 있는 3단형의 한국형발사체입니다. 항우연은 오는 2027년 까지 누리호 반복발사를 통해 누리호의 신뢰성을 제고하고 발사체 기술의 민간이전을 추진할 계획입니다.

누리호에 사용되는 엔진은 75톤급 액체엔진과 7톤급 액체엔진으로 1단은 75톤급 엔진 4기를 클러스터링해서 구성하고, 2단에는 75톤급 엔진 1기, 3단에는 7톤급 엔진 1기가 사용했습니다.

누리호 개발 사업은 1단계에서 추진기관 시험설비 구축과 7톤급 액체엔진 연소시험, 2단계 목표인 75톤급 액체엔진 개발과 시험발사체 발사를 2018년에 성공했습니다.

시험발사체는 75톤급 액체엔진의 비행성능을 확인하기 위해 75톤급 액체엔진 1기로 구성된 1단형 발사체로 우리나라는 시험발사체 발사 성공으로 세계 7번째로 75톤급 이상의 중대형 액체로켓엔진 기술을 확보하게 됐죠.

이 후 75톤급 엔진 4기를 하나로 묶는 클러스터링 기술이 적용된 1단 종합연소시험을 수행했으며, 2021년 10월 21일 누리호 1차 비행시험이 진행됐습니다. 또 2022년 6월 21일 2차 비행시험을 통해 누리호 발사에 성공했으며, 지난 25일 3차 발사를 성공했죠.

나로호는 러시아 기술 엔진으로 발사한 한국 최초의 발사체인 반면 누리호는 순수 우리 기술로 개발한 엔진으로 우주로 향하는 최초의 발사체죠.

나로호와 누리호의 가장 큰 차이는 엔진입니다. 총 2단으로 구성된 나로호 로켓의 1단(170톤)을 러시아가 개발하고 2단만 우리가 개발했습니다. 누리호는 발사체의 모든 구성품을 한국이 독자 개발했습니다.

누리호 발사 성공은 세계에서 7번째로 중량 1톤의 실용급 위성 발사국이란 의미를 갖습니다. 1톤급의 실용급 위성 발사국은 러시아, 미국, 프랑스, 중국, 일본, 인도 등 6개 뿐이었으며, 이제 한국이 그 대열에 합류한 것입니다. 이스라엘이나 이란, 북한 등은 300㎏ 이하 위성을 지구궤도에 올릴 수 있는 능력만 보유하고 있습니다.

김정욱 기자 mykj@sedaily.com