"첫 위성 승객 탑승"...누리호, 오후 6시 24분 우주로 '발사'

[스마트에프엔=황성완 기자] 우리나라가 자체 개발한 우주 발사체 '누리호'의 3번째 발사가 임박했다. 특히, 이번 발사는 실제 우주 임무를 수행하기 위해 최초로 위성 승객을 태울 예정이다.

24일 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원에 따르면 누리호는 지난 23일 전남 고흥 나로우주센터 제2발사대에 기립·고정된 뒤 발사 준비 작업을 모두 마쳤다. 전원 및 추진제(연료·산화제) 등을 충전하기 위한 엄빌리칼 연결 및 기밀점검(연료 등 누출 가능성 점검)까지 이상 없이 마무리했다. 누리호는 이날 오후 6시 24분쯤 발사될 예정이다.

세 번쨰로 발사되는 누리호의 이번 임무는 고도 550km에서 실용급 위성 8기를 궤도에 올리는 것으로, 이미 지난해 6월 2차 발사에서 인공위성들을 궤도에 올리는 데 성공했지만, 당시 위성들은 자체 임무보다 누리호의 위성발사 능력 자체를 검증하는데 초점이 있었기에 '진짜 위성 손님'을 태우고 비행하는 것은 이번이 사실상 처음이다.

또 이번 발사에는 한화에어로스페이스가 체계종합기업으로 발사준비와 운용 과정에 참관, 앞으로 누리호 발사를 민간 주도로 진행하기 위한 기술을 습득하며 민간 우주시대를 여는 계기를 마련했다.

3차 발사 과정 비교적 수월히 진행..."기상 상황도 무난"

이미 지난해 2차 발사에서 많은 우여곡절을 겪은 만큼 이번 3차 발사는 수월하게 진행되고 있다. 지난해 6월 2차 발사에서는 강풍, 센서 이상 등으로 인해 2차례 일정이 연기된 바 있다. 당초 예정됐던 6월15일엔 기상 악화, 16일엔 산화제 레벨센서 부품 이상이 발생하며 21일에서야 발사에 성공했다.

지난해와 비교하면 기상 상황은 무난할 것으로 기대된다. 기상청에 따르면 발사대가 있는 전남 고흥의 날씨는 기온 20℃ 내외, 강수확률 0~20%, 풍속 1~4m/s, 습도 70~80% 수준이다.

누리호가 발사되기 위해서 온도는 영하 10℃에서 영상 35℃여야 하고, 지상풍은 평균 풍속 15m, 순간 최대풍속 21m를 넘어선 안된다. 또 비행 경로 상에 번개 방전 가능성도 없어야 한다. 이같은 기상 조건을 여유 있게 충족한 셈이다.

물론 완전히 마음을 놓을 수는 없다. 2차 발사에서도 약 37만개에 달하는 부품 가운데 단 1개의 센서의 문제로 일정이 일주일 가량 미뤄진 만큼 기술적 변수는 끝까지 주시할 필요가 있다.

또한 이번 발사의 주탑재위성인 차세대소형위성 2호를 임무 수행을 위한 '여명-황혼 궤도'에 올려놓기 위해서는 오후 6시24분 전후 30분으로 단 1시간에 불과하다. 만약 이 시간을 놓친다면 발사 예비기간인 25~31일 중 같은 시간대에 재도전에 나서야 한다. 발사 예비기간까지 모두 놓치는 최악의 상황이 닥칠 경우엔 한여름 장마와 폭염 등이 지나간 가을께 재도전을 해야 할 가능성도 완전히 배제할 수 없다.

나로우주센터 주변 육상 및 해상, 공중에도 안전통제 이뤄질 예정

누리호 발사를 앞두고 이날 나로우주센터 주변 육상과 해상, 공중에는 안전통제가 이뤄진다. 지상에서는 발사대 중심으로 3km 이내에서 인원과 차량이, 해상에서는 비행 방향 폭 24km, 길이 78km 해상 범위 안의 인원과 선박이 각각 통제된다.

공중에서는 비행 방향 폭 44km, 길이 95㎞를 통제 공역으로 설정해 항공기의 안전을 확보한다. 발사 8시간을 앞둔 이날 오전 10시 24분에는 누리호가 발사 후 유인 우주선 등 우주물체와 충돌 가능성이 있는지 최종적으로 분석한다.

이때 우주 물체 충돌 가능성이 제기되거나, 바람 등 조건에 맞지 않으면 발사가 연기될 수 있다. 이날 발사를 하지 못하면 예비기간인 25~31일 중 다시 발사일을 정하게 된다.

별다른 문제가 없으면 이날 오후 1시 30분쯤 다시 열리는 발사관리위원회에서 최종 발사 시각을 확정한다.

현재 예정된 누리호 발사 시간은 24일 오후 6시 24분으로, 이 시간 전후 30분 내에서 정확한 발사 시간이 결정된다.

발사 13분3초후 목표 고도 도달·위성분리…약 18분58초간 비행

발사 약 4시간 전부터 연료(케로신)와 산화제(액체산소) 주입을 위한 절차를 시작한다. 연료탱크와 산화제 탱크를 순서대로 채운 뒤, 발사체를 지탱하는 기립 장치를 철수하는 작업이 이뤄진다.

발사 10분 전에는 발사자동운용(PLO)이 가동되며 본격적인 카운트다운에 돌입한다. PLO는 한번 가동되면 수동으로 중지시킬 수 없으며, 시스템에 문제가 포착될 때는 발사 절차가 자동으로 중단된다.

PLO가 누리호의 정상 상태를 확인하면 1단 엔진이 자동 점화된다. 3단으로 구성된 누리호는 엔진점화 후 1단이 300t 추력에 도달하면 누리호를 붙잡고 있던 4개의 지상고정장치(VHD)가 풀리면서 비행을 시작한다.

1단 분리는 이륙 개시 125초(2분5초) 후 고도 64.5㎞에서 이뤄진다. 234초(3분54초) 후에는 고도 204km에서 페어링(위성 등 발사체 탑재물을 보호하는 역할을 하는 덮개)이 분리된다.

발사 후 272초(4분32초)가 지나면 고도 258㎞에서 2단이 분리되고, 발사 후 783초(13분3초)가 지나면 최종 목표 고도 550km에 도달한다.

이때부터 주탑재위성인 차세대소형위성2호부터 위성분리가 시작된다. 이후 20초 간격으로 져스택의 JAC, 루미르의 LUMIR-T1, 카이로스페이스의 KSAT3U 등 큐브위성들이 누리호에서 분리돼 우주로 사출된다.

마지막으로 한국천문연구원의 도요샛 4기까지 모두 분리를 마치는 때는 발사후 923초(15분23초)가 지난 시점이 될 것으로 전망된다.

위성 분리를 마친 나로호 3단은 이후에도 215초(3분35초) 간 비행을 더 한 뒤 모두 1138초(18분58초) 간의 '짧지만 긴 여행'을 마치게 된다.

항우연은 누리호 추적을 위해 나로우주센터와 제주도에서 추적 레이더와 텔레메트리 안테나를 운용한다. 3단 엔진 종료와 위성 분리 등 후반부 비행에 관한 데이터는 서태평양에 있는 팔라우 추적소를 통해 받는다.

누리호의 성패는 주탑재 위성인 차세대 소형위성 2호를 고도 550km 기준 최대 5% 오차 내 궤도에 안착시키느냐에 달려있다. 부탑재 위성인 나머지 7기 위성을 고도 550km 궤도에 안착시키는 것도 부차적 임무다.

한편, 과기정통부는 발사 약 1시간 20분 후인 오후 7시 44분쯤 누리호 발사 성패를 포함한 결과를 발표할 예정이다.

황성완 기자 skwsb@smartfn.co.kr