한화에어로 ‘체계종합기업’ 성공 데뷔…기술 더한 HD현대·KAI

누리호 제작에 300개 기업들 참여
한화에어로, 기업들 총괄관리 수행
탑재되는 6개 엔진 총조립도 담당
KAI 차세대 중형위성 3호 총괄제작
HD현대重 발사시스템 전분야 구현

순수 우리 기술로 개발한 첫 우주 발사체 누리호가 27일 새벽 전남 고흥군 나로우주센터에서 발사되고 있다. 누리호 4차 발사가 성공하면서 우리나라는 민간이 주도해 우주 개발을 진행하는 ‘뉴 스페이스’ 시대에 본격적으로 접어들게 됐다. [한국항공우주연구원 제공]

27일 새벽 누리호 4차 발사가 성공적으로 이뤄지면서 우리나라에 민간 주도 우주시대가 열렸다. 이번 4차 발사는 한국항공우주연구원(이하 항우연) 등 정부 주도로 진행됐던 앞선 발사와 달리 민간 기업인 한화에어로스페이스가 이끌었다.

한화에어로스페이스는 2022년 누리호 고도화 사업의 ‘체계종합기업’으로 선정됐다. 체계종합기업은 발사체 각 부분을 담당하고 있는 기업들 간 협업을 이끌어내는 역할을 수행한다. 누리호의 경우 약 300개 기업들이 제작에 참여하고 있다. 한화에어로스페이스는 체계종합기업으로서 누리호 구성품 제작에 참여한 기업들의 총괄 관리를 수행했다.

한화에어로, 5차·6차 발사도 진두지휘

한화에어로스페이스는 이번 경험을 발판으로 내년 누리호 5차, 2027년 누리호 6차 발사도 성공적으로 이끌 계획이다. 5차 발사에서는 초소형 위성 2~6호를, 6차 발사때는 7~11호를 궤도에 올릴 예정이다. 총 2회에 걸친 반복 발사를 통해 누리호 성능에 대한 신뢰를 높이고 민간 기업으로 발사체 기술을 이전하는 게 정부 목표다.

한화에어로스페이스는 내년 진행될 예정인 5차 발사에서 발사운용 검토 결과, 기술이전 습득 상황을 고려해 발사지휘센터, 발사관제센터 등의 참여 인원을 늘릴 계획이다. 2027년 6차 발사 때는 발사책임자, 발사운용책임자 등 일부 업무를 제외한 모든 업무에 참여할 예정이다.

6차 발사에 사용될 누리호는 한화에어로스페이스가 전남 순천에서 구축 중인 ‘스페이스허브 발사체 제작센터(가칭)’에서 제작이 이뤄질 예정이다. 한화에어로스페이스는 지난 7월 항우연으로부터 누리호 개발 기술을 이전받은 바 있다.

이에 따라 2032년까지 누리호를 직접 제작하고 발사할 수 있는 통상실시권을 확보했다. 한화는 누리호 제작 및 발사를 발판으로 ‘우주 수송 서비스-위성체-위성 서비스’로 연결되는 우주 사업 가치사슬을 구축할 계획이다.

한화에어로, 중대형 발사체 엔진 유일 제작

한화에어로스페이스는 누리호에 탑재되는 총 6기 엔진의 총조립도 담당했다. 6기 엔진은 ▷누리호 1단 로켓의 75톤급 액체엔진 4기 ▷2단 로켓의 75톤급 액체엔진 1기 ▷3단 로켓의 7톤급 액체엔진 1기 등이다. 누리호 엔진은 항우연이 설계한 도면을 토대로 한화에어로스페이스가 제작하는 작업을 거치며 개발됐다.

국내 일부 우주 기업들도 소형 발사체 엔진을 만들 수 있다. 하지만 누리호급 이상의 중대형 발사체에 사용되는 엔진을 제작할 수 있는 기업은 한화에어로스페이스가 유일하다. 앞선 누리호 발사 때 사용됐던 엔진도 한화에어로스페이스가 제작했다.

액체 로켓엔진은 등유와 영하 183도의 액체산소가 반응해 연소, 추진력을 내는 부품이다. 중요한 기능을 수행하는 만큼 제작 난도는 높다. 엔진 조립을 위해 2400여개 부품을 사용, 총 458개 공정을 거쳐야 한다. 높은 수준의 정밀함도 필요하다. 1초가 채 안되는 시간 안에 연료와 산화재를 공급하는 여러 밸브와 부품들이 정해진 순서대로 정확히 작동해야 엔진이 점화된다.

까다로운 난도에도 한화에어로스페이스는 그동안 항공우주 사업에서 쌓은 경험을 바탕으로 액체 로켓엔진 제작에 성공했다. 엔진 제작 기간도 단축됐다. 누리호 1호기 엔진을 조립할 때 6개월이 걸렸던 반면, 이번 엔진 조립은 3개월만에 완료했다.

‘국내 기술’ 중형 위성 누리호 첫 탑재

한국항공우주산업(이하 KAI)도 누리호 발사 성공에 이바지했다. KAI는 누리호에 설치된 차세대 중형 위성 3호(이하 차중위성 3호)의 총괄 제작을 맡았다. 누리호에 국내 기술로 제작된 중형 위성이 설치된 건 이번이 처음이다. 1단 추진체 제작과 발사체 총조립도 KAI가 수행했다.

KAI는 기존 1호기에서 개발한 표준플랫폼 기술을 활용해 차중위성 3호 제작을 진행했다. 차중위성 3호는 ▷지구 오로라 및 대기관 관측 ▷전리권 교란현상 관측 ▷줄기세포 3차원 분화배양 검증 등을 수행할 예정이다.

KAI는 이번 위성 제작 경험을 토대로 위성 수출 사업을 적극 추진할 계획이다. 차중위성 3호는 향후 수출을 목적으로 전 부품을 ‘국제무기거래규정 미적용(ITAR-프리)’ 부품으로 적용했다. 유사 성능의 해외 위성 대비 경쟁력을 확보하기 위해 추진계 3종의 국산화도 진행하고 있다.

HD현대중공업은 발사시스템 설계·제작·구축·운용을 일괄 담당했다. 발사대 지상기계설비, 추진제 공급설비, 발사관제설비 등 발사대시스템 전 분야를 독자 기술로 구현한 것이다. 공정 기술 국산화율은 100%이다.

HD현대중공업은 2007년 나로호 발사시스템 구축을 시작으로 우주 발사 인프라 분야에 본격 진입했다. 이후 누리호 1차 발사부터 4차 발사까지 연속 지원, 안정적인 발사 운영 역량을 축적했다. HD현대중공업 관계자는 “누리호 5, 6차 발사 운용과 함께 차세대 발사체 사업에도 적극 참여해 대한민국 항공우주산업 발전에 이바지하겠다”고 말했다. 한영대 기자