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나로 과학 위성호 발사 성공으로 11번째 우주발사국 영광

by eknews posted Jan 31, 2013

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나로 과학 위성호 발사 성공으로 11번째 우주발사국 영광

국내 첫 우주발사체인 나로호(KSLV-I)의 성공적 발사와 과학위성의 성공적 운영이 최종 확임됨에 따라 한국의 우주주권이 공식선언됐다.

나로호는 30일 오후 4시(한국 시간) 세 번째 도전 만에 성공적으로 발사를 완료한 데 이어, 발사 12시간 뒤인 31일 오전 3시27분 대전 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구센터(SaTReC) 지상국과 RF 신호수신를 시작으로 28분부터 약 15분간 계속해서 본격적인 첫 교신에 성공했다.

나로호는 전남 고흥군 나로우주센터에서 오후 4시 자동 카운트다운 종료와 동시에 굉음과 함께 하얀 연기를 내뿜으며 발사대를 떠나 우주를 향해 솟아올랐다. 발사 직후 25초 동안 수직으로 900m 상승한 나로호는 남쪽으로 날아가기 위해 동체를 살짝 튼 뒤 속도를 높였다. 발사 54초 만에 고도 7km 지점에서 음속(마하 1,시속 1225km)을 돌파했다.

이후 위성보호덮개(페어링), 1단 발사체와 분리된 뒤 목표궤도인 고도 300km 이상에 진입했다. 발사 9분 뒤인 오후 4시9분, 발사 성공의 최대 고비로 꼽히는 나로과학위성 분리를 정상적으로 마쳤고, 분리된 위성 역시 목표궤도에 진입한 것으로 확인되었다.

이어 31일 한반도 상공을 지나는 시각으로 알려진 오전 3시28분 보다 약간 빨라진 27분에 위성 신호를 감지한 카이스트 지상국은 곧바로 교신에 들어가 약 15분간 위성 정보의 파악과 위성 상태 확인에 이어 안테나, 태양전지판의 위치 제어 등 명령을 내렸다.

위성의 고도와 태양전지판 등 위성의 자세 등을 확인하고 자료 수집을 위해 SH 파일다운로드 등을 시도했지만 통신속도가 느려 일부 자료의 수집에는 성공하지 못한 것으로 알려졌다.

하지만 첫 교신에서 위성의 신호를 정상적으로 접수, 위성의 건강상태를 파악하고 정상적인 명령수행작업이 이뤄지자 카이스트는 환호성을 쏟아냈다.

이번 발사 성공은 세 번의 도전 만에 이뤄낸 쾌거다.

나로호는 2009년과 2010년 두 차례 발사를 시도했으나 임무 완수에 실패했다. 2009년 8월25일 이뤄진 1차 발사는 위성을 둘러싼 페어링이 완전히 분리되지 않아 위성을 목표 궤도에 올려놓지 못했다. 발사 2분만에 폭발한 2010년 6월10일 2차 발사의 실패 원인은 명확하게 규명되지 않았다.

　2년 반 만에 이뤄진 3차 발사는 세 번째 시도 끝에 이뤄졌다. 지난해 10월과 11월 두 차례 발사를 시도했지만 부품 파손과 과전류 문제로 발사가 연기됐었다.

나로과학위성은 300~1500㎞의 타원궤도를 그리며 지구를 103분에 한 바뀌씩, 1일 약 14바퀴를 돌면서 지구 주변의 전자밀도와 우주방사선량 측정 등 우주환경을 관측하게 된다.

무게는100㎏이고 크기는 김치냉장고와 비슷한 763x1023x1167(㎜)로 반작용 휠, 펨토초 레이저 발진기, 적외선 센서, 태양전지판, 소형위성용 X대역 송신기, 태양전지판 전개용 힌지 등 국산우주기술을 탑재하고 있으며 3축 안정화 방식으로 운용된다.

주요 임무는 ▲위성의 궤도 진입 검증 ▲과학관측임무 ▲선행 우주기술 시험 등으로 지구주변 전자밀도 및 우주방사선량 등을 측정하며 펨토초 레이저, 반작용휠, 영상센서 등 국산화된 부품의 우주성능 검증의 임무를 수행한다.

나로과학위성은 우리나라 위성 가운데 타원궤도를 도는 첫번째 위성이라는 의미도 있다.

그동안 '우리별' 시리즈와 과학기술위성 1·2호는 태양과 궤도면이 이루는 각이 일정한 태양동기궤도나 원궤도로 설계됐다.

나로과학위성이 타원궤도를 도는 것은 우주 관측이라는 목적에 적합하기 때문이다. 기존 과학기술위성들은 지구 탐사가 목적이어서 카메라가 정밀한 고해상도를 유지하기 위해 일정한 각도의 원형궤도가 유리했다. 그러나 나로과학위성은 주로 우주 환경 관측장비들이 장착돼 있어 고도 300㎞와 1500㎞ 사이를 오르내리며 우주 관측 활동을 하게 된다.

8년뒤 100% 한국형 발사체로‘자력 발사국’ 꿈

한국은 1993년 1단형 '고체추진 과학로켓(KSR-Ⅰ)' 을 첫 개발한 데 이어 20년만에 액체·고체추진 2단형인 나로호 발사에 성공했다.

하지만, 핵심인 1단로켓이 러시아제품이어서 이름값에 걸맞은 우주발사국으로 인정받으려면 100% 순수 우리 기술로 발사체를 개발해야 한다.

이를 위해 한국 정부는 2010년 한국형 우주발사체(KSLV-Ⅱ)의 독자 개발에 착수했다.

2021년까지 1조5천여억원을 투입해 추력 300t급 발사체를 개발한다는 계획이다. 이 발사체는 아리랑 위성급인 1500㎏짜리 실용위성을 고도 600~800㎞의 지구 저궤도에 발사할 수 있는 능력을 목표로 하고 있다. 100㎏짜리 나로과학위성을 탑재한 나로호가 지게차라면 한국형 발사체는 트레일러에 비길 수 있다.

나로호가 액체와 고체추진체의 2단으로 이뤄진 데 비해 한국형 발사체는 모두 액체엔진으로 이뤄진 3단으로 구성된다.

1단은 75t급 액체엔진 4기의 묶음 방식(클러스터링)으로 구성되며, 2단은 75t급, 3단은 7t급 액체엔진으로 이뤄진다. 발사체 길이와 지름은 각각 47.5m, 2.6~3.3m로 나로호보다 약간 더 길고 크다. 발사체 중량은 200t이지만 1단 로켓은 300t까지 이륙시킬 수 있는 추력을 갖춘다.

한국형 발사체 사업은 △2014년까지 7t급 액체엔진 개발과 시험시설 구축 △2015~2018년 75t급 액체엔진 완성 및 엔진 하나로 시험 발사 △2019~2021년 기본 엔진 4개를 묶어 300t급 1단 추진체용 엔진 개발 등 3단계로 추진된다. 마지막 해인 2021년에는 한국형 발사체로 인공위성을 우주로 올려보내는 것이 최종 목표다. 이때가 되면 명실상부한 자력 우주발사국이 된다.

교과부는 최근 목표 시점을 2020년 이내로 앞당기는 방안을 검토중이다.

우리나라의 발사체 개발은 1993년 1단형 고체추진 과학로켓(KSR-Ⅰ)이 처음 개발된 지 약 10년 만인 2002년 11월28일 추력 13t급 액체추진 로켓(KSR-Ⅲ)이 고도 42.7㎞까지 비행했다. 그로부터 10년여가 흐른 뒤 140t급 나로호 발사에 성공했으며, 다시 10년 뒤 한국형 우주발사체가 발사된다. 하지만 엄밀하게 말해 우리나라 발사체 개발 수준은 북한에 비해서도 뒤져 있는 게 사실이다. 로켓 개발은 첨단기술이 아닌 극한기술이어서 충분한 경험이 뒷받침돼야 하는데 우리나라는 정책의 혼선과 지원 부족 등으로 우주개발 역사가 짧지 않음에도 기술수준이 선진국의 70~80%에 못 미친다.

이창진 건국대 시스템공학과 교수는 "로켓 개발은 1초 동안 연료 400~500㎏을 태워야 하는 극한 기술이다. 우주기술은 삶의 질 향상뿐만 아니라 국가안보와도 직결되기에 독자 개발이 중요하다"고 말했다.

지금까지 자력으로 개발한 발사체로 인공위성을 쏘아올린 나라는 러시아(옛소련), 미국, 프랑스, 일본, 중국, 영국, 인도, 이스라엘, 이란, 북한 등 10개국이다. 북한의 경우 지난해 12월12일 쏘아올린 은하 3호는 인공위성 광명성 3호를 궤도에 올려놓은 것까지는 '사실'로 정상 작동 여부는 확인되지 않고 있지만 자력 발사 기술력을 갖춘 것으로 국제 사회는 인정하는 추세다. 반면 인공위성을 만들 수 있는 기술이 없는 파키스탄은 개발한 발사체를 탄도미사일로밖에 쓸 수 없어 우주개발국에 들지 못한다.

한편,인공위성 발사를 시도한 11개국 가운데 첫번째 발사에 성공한 경우는 소련과 프랑스, 이스라엘뿐이다.어느 국가든지 로켓 발사 초기에는 실패율이 높다가 일정 시점이 되면 실패율이 급감하는 경향을 보였다.

<사진: 연합뉴스 전재>

우리 위성, 7대 떠 있다

나로과학위성이 제 궤도에 안착하면서 우리나라가 현재 운영 중인 인공위성은 모두 ７기로 늘었다.

관측과 정찰 임무를 맡고 있는 우리 위성은 이번에 쏘아올린 나로 과학 위성을 포함해 모두 석 대로 초속 8km의 총알보다 빠른 속도로 하루 14번씩 지구를 도는데, 매일 오전 11시쯤이면, 아리랑 2호가 적도 부근을, 3호는 반대편 남반구를, 나로위성은 남극 주변을 지나간다.

나로위성보다 백배나 더 멀리 떨어진 우주에서 지구를 지켜보는 위성도 있다.

지구 자전과 똑같이 움직이기 때문에 정지 위성으로 분류되며, 모두 4대이다.

동경 127도 우리나라를 기준으로 서쪽 적도 상공에 통신위성인 무궁화 5호와 6호가,동쪽에는 해양기상위성인 천리안과 한일 합작 통신위성 한별이 떠 있다.

석 대는 인도네시아 상공에, 한 대는 파푸아뉴기니 상공에서 초고속, 고화질 방송 통신 그리고 기상과 해양 환경 감시 기능을 수행하는 것이다.

올해 5월에는 야간에도 촬영할 수 있는 '아리랑 5호'가 발사되고, 2018년까지 2개의 정지궤도 위성을 우주로 또 보낼 예정이다.

우리나라는 1992년 우리별 1호를 시작으로 지금까지 17기의 인공위성을 쏘아 올렸다.

이 가운데 8기가 임무를 마쳐 우주로 사라졌고, 2기는 발사 실패해 현재 7기가 하늘을 지키고 있다.

유로저널 사회부

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