오늘 누리호 3차 발사…'우주 강국' 굳히기 도전!

■ 노태성 / 인하대 항공우주공학과 교수

[앵커]
2023년 5월 24일 오늘은 한국형 발사체 누리호가 드디어 3차 발사에 나서는 날입니다. 누리호 2차 발사 성공을 통해 우리나라는 세계 7번째로 1톤급 위성을 쏘아 올린 우주 강국으로 도약했는데요, 오늘 발사 성공을 통해 그 입지를 더욱 공고히 하고 한층 업그레이드 되기를 바라겠습니다. 오늘 오전 사이언스 투데이는 전문가를 모시고, 취재기자들의 보도를 보며, '누리호 3차 발사 특집'으로 이어가겠습니다. 노태성 인하대 항공우주공학과 교수와 함께합니다. 어서 오세요!

[인터뷰]
안녕하세요.

[앵커]
교수님과 본격적인 얘기 나누기 전에 지금 이 시각 누리호 발사 현장 상황부터 한번 보고 올 텐데요. 고흥 나로우주센터에 저희 취재기자가 나가 있습니다. 이성규 기자!

[기자]
네, 나로우주센터입니다.

[앵커]
누리호 3차 발사가 이제 몇 시간 앞으로 다가왔는데요, 이 시간 현장 분위기는 어떤가요?

[기자]
네, 이곳 나로우주센터는 오늘 오후 예정된 발사를 앞두고 긴장도가 고조되는 모양새입니다.

어제에 이어 오늘도 물론 나로우주센터는 일반인 출입이 엄격히 통제되고 있습니다.

오늘 아침에도 경찰 인력을 태운 버스가 속속 나로우주센터로 집결했습니다.

우주센터 곳곳에는 이미 경찰 인력이 배치돼 삼엄한 경비를 하고 있습니다.

나로우주센터 연구진은 계획대로 준비를 진행하면서도 긴장의 끈을 놓지 못하는 상황인데요

다만 어제 진행한 누리호 기립과 연료와 산화제에 대한 기밀시험 등 발사 준비 상황이 정상적으로 진행되면서 오늘 발사에 대한 한층 더 커진 상태입니다.

연구원들은 차분함 속에서 오늘 계획된 발사 준비에 만전을 기하고 있습니다.

[앵커]
오늘 나로우주센터에서 진행하는 주요 발사 준비 과정에는 어떤 것들이 있는지요?

[기자]
네, 어제까지 발사 준비 과정을 거쳤다면, 오늘은 본격적인 발사 운용 준비에 돌입하는데요.

오늘 준비 과정의 핵심은 연료와 산화제를 누리호에 주입하는 건데요.

나로우주센터는 발사 시각 6시간 전부터 본격적인 연료와 산화제 충전 준비에 들어갈 계획입니다.

발사 시각 4시간 전부터 산화제 공급라인과 탱크 냉각을 시작하며, 실제 연료와 산화제 충전은 발사 시각 2시간 반전부터 시작합니다.

오후 1시 30분 발사관리위원회를 열어, 연료와 산화제 충전 여부를 결정하고요.

발사관리위원회는 또 기술적 준비 상황과 기상 상황, 우주 환경, 우주 물체와의 충돌 가능성 등을 종합적으로 검토해 최종 발사 시각을 오후 2시 공식 발표할 예정입니다.

연료와 산화제 충전이 정상적으로 진행되면 발사체 기립 장치를 철수하고 발사 10분 전 발사 자동운용에 돌입합니다.

[앵커]
현재 누리호 3차 발사는 오후 6시 24분 발사 예정인데요.

기술적 요인 이외 어떤 점을 가장 큰 변수로 볼 수 있을까요?

[기자]
네, 어제 누리호 발사 준비 과정에서 특별한 문제가 발생하지 않았다는 점에서 기술적인 문제는 발생하지 않을 것으로 연구원들은 기대하고 있습니다.

다만, 날씨 변수가 남아 있는데요.

현재 예보 날씨는 발사에 영향을 줄 정도는 아닌 것으로 파악되고 있습니다.

어젯밤 늦게 열린 발사관리위원회는 오늘 나로우주센터의 기상 상황도 발사를 위한 기상 조건을 만족시킬 것으로 분석했습니다.

오늘 강수 가능성이 낮고 바람도 초속 5m 이하로 불 것으로 관측됐습니다

또 비행 궤적 상의 낙뢰 가능성도 매우 낮은 것으로 분석됐습니다.

나로우주센터는 아침부터 발사 경로상 고층풍에 대한 측정과 고고도에서 낙뢰 가능성을 계측하고 있습니다.

[앵커]
모든 국민이 누리호가 오늘 성공적으로 비상하길 기대할 텐데요.

누리호 발사 과정 간략히 설명해주시죠?

[기자]
누리호는 큰 문제가 없으면 예정된 오후 6시 24분에 발사됩니다.

이후 18분 58초간의 비행에 나서는데요.

누리호는 발사 2분여 만에 1단이 분리되고, 이후 고도 204km에선 위성을 감싸던 페어링도 떨어져 나갑니다.

이어 2단 분리까지 마치고, 13분쯤 목표 고도 550km에 도달하면 차세대 소형 위성 2호와 큐브 위성 7개가 차례로 사출됩니다.

주 탑재체인 차세대 소형 위성 2호는 카이스트 인공위성연구소와 오늘 오후 8시쯤 첫 교신을 진행할 예정입니다.

과학기술정보통신부는 내일 오전 11시 차세대 소형위성 2호 등 누리호에 탑재된 위성 교신 결과를 종합해 발표할 예정입니다.

만약 오늘 발사가 진행되지 않는다면 예비 발사 기간인 25일부터 31일 사이에 날짜를 다시 잡아야 하고요.

발사 시각도 오전 6시 24분을 전후로 30분 이내에 쏘아 올려야 합니다.

이는 주 탑재체인 차세대 소형 위성을 여명 황혼 궤도에 올려놓기 위해섭니다,

지금까지 고흥 나로우주센터에서 전해드렸습니다.

[앵커]
교수님, 방금 이성규 기자 중계 보신 것처럼 지금까지는 모든 준비가 원활한 것 같은데요, 발사를 위해 가장 중요한 게 오늘 오후 시간일 텐데, 어떤 과정이 남아있을까요?

[인터뷰]
어제 이송이 됐죠, 누워서 이송을 했는데, 기계고 이송하는 과정에서 진동이나 충격이 있을 수 있어요. 그래서 이게 어제 기립이 됐고, 밤새도록 세워져 있으니깐 발사체에서 어떤 안정화 시간을 갖는 것이라고 볼 수 있습니다.

오전에 부품에 이상이 없는지 최종적으로 점검이 되고 있을 거고 이런 점검이 끝나면 부품이나 이런 것들이 이상 없다고 판단을 내리면 오후에 충전제를 충전하기 위한 과정에 돌입할 때 그전에 부품 이상 없고 충전을 시켜도 추진제 탱크에 이상이 없다 판단을 하고 발사관리위원회에서 '충전을 시켜라' 이런 과정이 남아있고 충전이 끝나면 발사 여부를 결정합니다.

그래서 최종적으로 충전이 다 끝냈는데 물론 추진제만 충전하는 게 아니고 고압의 가스들, 헬륨 같은 가스들을 채워 넣습니다. 채우고 최종적으로 발사가 가능하냐를 판단을 하게 되면 자동발사운용 시퀀스가 진행이 됩니다.

[앵커]
아직 까지 단계가 남아있지만 아무런 문제가 없으면 좋겠는데요, 지난 2차 발사 때보다 더 늦은 시간, 약 2시간 정도 늦은 시간에 발사하게 됐습니다. 이유가 있을까요?

[인터뷰]
예, 1차,2차는 발사체를 시험하기 위한 발사였습니다, 그러니깐 언제 발사해도 상관없이 발사가 잘 되느냐, 올라가서 위성이 궤도에 잘 돌아갈 수 있느냐만 우리가 판단을 했고 제 3차 발사는 차세대 소형위성 2화 올라가게 됩니다.

차세대 소형 2호의 목적이 영상레이다로 한반도 근처를 카메라 촬영을 해야 합니다. 촬영을 하게 되면 전력을 많이 써야 하고 이 위성이 활동할 시기에 태양을 바라봐야 하고 그 시기에 한반도 쪽에 오려면 발사시간이 설정해놓은 6시 24분부터 한 시간 정도 그 안에 발사를 해야 정상적으로 활동이 가능합니다. 그래서 발사 시간을 6시 24분으로 정한 거죠.

[앵커]
그러니깐 태양 빛을 활용한 위성의 전략 생산이 최대화 될 수 있는 시각이다, 이런 말씀이시죠?

[인터뷰]
네, 맞습니다.

[앵커]
2차 발사 때는 날씨와 기술적 결함으로 발사가 직전 연기되기도 했는데요. 지금 날씨 예보로 보면 아무런 문제가 없다곤 하지만, 만약에 이변이 생긴다면, 날씨가 어느 정도 안 좋아야 연기되는 건가요?

[인터뷰]
실제로 날씨 때문에 실패한 경우도 있어요, 비가 많이 오면 전자부품이 많아 습도가 높아져 그 안에 스파크가 일어나는 경우도 있고, 비와 구름이 많단 얘기는 번개가 칠 가능성도 크고, 실제로 번개에 맞는 경우도 있었고,

그리고 바람이 많이 불면 올라갈 때 바람의 영향으로 발사체가 기울 수도 있고 지상에서는 현재 보도된 걸로 봐서 지상 날씨는 나쁘지 않은데, 고려해 봐야 될 것이 올라갈 때 구름이 많거나 구름 속에서도 번개에 맞을 수 있는 확률이 있고 고도가 높은 쪽으로 올라가면 제트기라든지 이런 바람이 쎈 부분이 있어 영향을 받을 수 있으니깐 이런 모든 것을 판단해서 발사 해도 되냐 안되냐를 결정하게 됩니다.

[앵커]
방해 요인이 없는 맑고 평온한 하늘이 누리호를 맞아줬으면 좋겠는데요, 이번이 세 번째 발사인데요. 3차 발사는 지난 2차 발사와 뭐가 달라졌나요? 발사체 구조는 완전히 똑같나요?

[인터뷰]
그렇죠, 발사체 사용 된 기술은 크게 달라진 것은 없습니다. 동일한 설계로 제작을 해서 저희가 반복 발사를 해서 신뢰도를 높이는 측면에서 반복발사를 하게 되고 신뢰도가 굉장히 중요한데, 예를 들어 소유즈를 보면 이전에 1950년대에 위성을 세계 최초로 발사 성공 했던 발사체가 소유즈 로켓인데 1950년 대 개발해서 지금 까지 사용하고 2000년대에 발사를 해서 성공률이 거의 100%에 가깝습니다. 워낙 많이 발사 했고 또 성공을 많이 했어요.

인공위성을 발사를 의뢰하는 입장에서 볼 때 '내가 저 발사체를 이용하면 100% 성공이다' 이런 것과 80% 성공률을 가진 발사체에 의뢰하면 불안한 거죠. 이런 측면에서 봤을 때 성공률 중요하고 발사체가 항상 성공할 수 있다 신뢰감을 주는 것이 중요합니다.

[앵커]
그런데 사실 2차 발사와 완전히 똑같은 발사체를 다시 만드는 건데도 오랜 시간과 많은 노력이
필요한 이유가 있을까요?

[인터뷰]
발사체 자체가 굉장히 부품 수가 많습니다. 부품 자체가 굉장히 예민한 부품들로 구성되어 있으니깐 발사할 때 조그만 실수가 발사 실패로 연결될 수 있거든요. 이런 작은 오류 하나가 나중에 큰 문제가 될 수 있으니깐 조립 단계에서 작은 오류 하나를 제거 할 수 있게끔 꼼꼼하게 점검하다 보니 시간이 오래 걸립니다.

그래서 사실 누리호 1,2차 비행시험을 통해 지금까지 부품들이 인증이 됐지만 그래 봐야 2번, 3차까지 3번인데 완벽하게 신뢰할 수 있느냐는 못하니깐 반복발사를 하는데 6차까지는 동일한 부품을 사용할 거고요, 그 다음에 3차에서는 차세대 소형위성을 발사를 하는 거니깐 거기에 맞춰 발사운용 시퀀스를 바꿔서 운용하는 발사 운용의 노하우를 쌓는 과정으로 진행하고 있다고 보면 되겠습니다.

[앵커]
이번에 실리는 위성에 대해 좀 더 자세한 설명 부탁 드릴게요.

[인터뷰]
아까 말씀드린 대로 저희의 발사 시간이 6시 24분으로 정해졌고 우리가 보통 발사 윈도우라고 이야기를 합니다. 발사 창이라고 그러는데 한 시간 정도 안에 발사를 해서 정상적으로 궤도에 진입해서 정상적인 역할 수행이 된다면 차세대 소형 위성 2호는 주로 활동해야 될 것이 영상 레이다로 사실 영상 데이터를 획득하는 거죠.

저희가 한반도 주위의 어떤 기후 변화의 영향을 줄 수 있는 북극의 해빙 변화라든지 국내 산림, 생태 변화라든지 해양 오염 탐지라든지 이런 것들을 하게 되는데 사실 이것도 영상레이다 SAR라고 부르는데 이걸 국내에서 개발을 한 거고요. 이것이 우주에 올라가서 처음 사용하게 되는 거니까 검증 측면도 있습니다. 일단 잘 되는지 검증을 해보고 그 다음에 잘 되면 계속 이걸 이용해서 영상 데이터를 확보하는데 그 외에도 몇몇 부품들이 또 올라가요.

또 작은 부품들이 올라가는데 지상에서는 만들었고 지상에서는 잘 작동이 되는데 이게 우주에 올라가면 정상적으로 작동하는지 검증하기 어렵거든요. 실제로 올라가 봐야 아니까 그래서 저희들이 4~5개 부품들을 실어서 위에 올라가서 검증을 하는데 전력에 관련된 부품이라든지 또는 위성 GPS 이런 거에 관련된 부품이라든지 온도 조절 장치라든지 이런 부품들이 올라가서 실험을 합니다.

그 외에도 차세대소형위성 2호에 같이 올라가서 같은 작업들을 하게 되고요. 그 다음에 방금 보도에 나온 대로 초소형 큐브 위성 7기가 올라가게 됩니다. 그 중에서 천문연구원에서 개발한 도요샛 4개의 큐브 위성이 올라왔는데 사실 이게 러시아에서 발사될 예정이었어요. 근데 우크라니아와 러시아가 전쟁하는 와중에서 저희가 발사를 못했는데 이게 천문연구원에서 개발한 위성이 어떻게 보면 우리로서는 중요한 의미를 갖는다는 게 우리 발사체가 있으니까 우리가 아무 제약 없이 우리 땅에서 우리가 발사할 수 있다, 이런 경우를 저희가 겪을 수 있는 아주 중요한 의미를 가질 수 있죠. 그래서 우리가 이때까지 위성을 외국에다가 발사를 의뢰할 때 그 나라의 사정이나 여러 가지 다른 일 때문에 발사를 못하면 아예 위성 발사를 포기하거나 연기되거나 이랬는데 저희가 우리나라에서 발사하니까 바깥에서 무슨 문제가 터져도 바로 발사할 수 있다, 이런 중요성을 일깨울 수 있는 발사가 되고요.

그밖에 루미르에서 또 하나 천문연구원에서 발사하는 도요샛은 아까 편대비행을 한다고 말씀드렸는데 종대 일열로 쭉 가면서 측정을 하거나 횡대로 가면서 측정을 합니다. 종대로 지나가게 되면 앞에 그 다음 그 다음 그 다음 시간별로 같은 위치에서 뭐가 달라지는지 측정할 수 있고 횡대로 비행하게 되면 같은 시간인데 위치가 달라지니까 각각 장소가 달라질 때 어떻게 나오느냐 이런 것들을 측정할 수 있어요. 편대비행을 잘 하게 되면 상당히 의미 있는 데이터를 얻을 수 있지 않을까 이렇게 보고 있고요. 그 다음에 루미르나 져스텍, 카이로스페이스 이런 곳에서 우주 방사능 측정이나 광확 부품 그 다음에 편광데이터 수집 이런 것들을 할 수 있는 위성들이 올라가는데 중요한 거는 여기에 참여하는 업체들이 천문연구원이나 다른 민간 기업들이 이런 큐브위성들을 개발을 해서 발사를 한다, 여기에 의미를 둘 수 있겠습니다.

[앵커]
말씀해주신 위성들이 2차 때와는 다르게 이번에 실용 위성이기 때문에 이것들을 제대로 작동할 수 있는 정확한 고도가 2차 때와는 좀 달라졌거든요. 그렇게 되면 누리호의 추력이나 발사 각도도 달라졌겠죠?

[인터뷰]
근데 사실은 고도만 좀 달라졌고요. 실제로 1단, 2단까지는 거의 동일 하다고 보면 되고요. 이제 3단부터 1차 때 실제 궤도까지 올라갔는데 저희가 550km까지만 올라가면 되니까 전체적으로 시간이 좀 짧아졌다 이렇게 보시면 되고요.

그리고 52차 때는 우리가 발사하는 검증 위성이 100kg급이었는데 그 안에 사출 장치를 넣고 그 안에 검증할 수 있는 그때는 학교에서 만든 큐브위성을 같이 분리를 해서 위성에서 사출을 했어요. 근데 이제 지금은 달라진 거는 위성 따로 큐브위성 사출 장치 따로 그래서 위성을 따로 분리하고 그 이후에 발사 장치를 통해서 20초마다 하나씩 사출하는 이런 방식으로 바뀌었습니다.

[앵커]
쉬운 건 없겠지만 3단 고도가 지금 150km 정도 낮아졌으니까 이번 발사가 더 쉬어졌다고 볼 수 있을까요?

[인터뷰]
글쎄요, 사실 전체 스퀀스를 봤을 때는 위성 분리나 큐브 위성 사출을 봤을 때 조금 달라진 점은 있지만 크게 큰 틀로 보면 거의 유사하다고 볼 수 있어요. 그렇다고 한 번 지난 번에 성공했다고 이번에 성공한다 이게 쉽다 어렵다 이렇게 말씀드리기는 좀 어렵고요. 단지 좀 시간이 좀 줄어들었다 이렇게 이해를 하시고 보는 게 나을 거 같습니다.

[앵커]
이번 발사 성공 여부는 어떤 기준으로 결정된다고 보실까요?

[인터뷰]
위성이 들어가는 궤도가 550km니깐 거기에 오차범위 5% 정도인데, 550~570km 정도 그 사이에 들어가면 성공인데, 궤도에 들어갔다는 것이 위성이 분리돼서 궤도에 돌 수 있다 이런 얘기가 되고 사출도 그 궤도에서 나머지 큐브위성 7개를 사출해서 궤도에서 돌게 하는, 그러면 성공이다 이렇게 볼 수 있고 위성이 궤도를 돌면서 정상 작동하는냐, 큐브위성이 제대로 나오고 작동되느냐 까지는 성공조건에 포함이 안되는 것 같습니다.

[앵커]
네, 오늘 누리호의 3번째 도전에 대해 이야기 나눠봤는데요. 좋은 결과 있길 바라겠습니다. 인하대 항공우주공학과 노태성 교수와 함께했습니다. 말씀 잘 들었습니다.

YTN 사이언스 김기봉 (kgb@ytn.co.kr)