"한국형 75t급 액체엔진 첫 조립…달 탐사선 쏘아올릴 날 머지않았다"

김진한 한국항공우주연구원 발사체엔진개발단장
"우주개발 성패 쥔 열쇠 2년 연구 끝에 성공"

한국항공우주연구원이 추력(推力:발사체를 밀어 올리는 힘) 75t급 우주발사체용 액체연료 로켓 엔진의 역사적인 첫 시험모델 조립을 마쳤다. 올해부터 시작되는 연소시험이 순조롭게 진행되면 한국은 2020년 발사할 달 탐사선은 물론 향후 한국 땅에서 언제든 위성을 쏘아올릴 능력을 확보하게 된다. 이번 엔진 개발을 주도한 김진한 항우연 발사체엔진개발단장(사진)은 “75t급 액체엔진은 순수 우리 힘으로 개발한 첫 우주발사체용 주 엔진”이라고 소개했다. 그는 한국형발사체(KSLV-2)의 심장인 국산 액체엔진 기술 연구를 이끌고 있다.

한국형발사체는 75t 액체엔진 4개로 이뤄진 1단과 75t 액체엔진 1개로 만든 2단, 7t급 액체엔진을 장착한 3단으로 구성된다. 1단의 추력 300t은 쏘나타급 승용차 200대를 하늘로 밀어올릴 수 있는 힘이다. 75t 액체엔진은 1.5t급 인공위성을 우주공간에 쏘아올리기 위해 반드시 필요한 기술이다. 한국은 이런 대형 로켓엔진을 제조하지 못해 첫 우주발사체인 나로호 때는 러시아 기술을 빌려와야 했다. 액체엔진 기술 확보가 국내 우주개발 성패를 쥔 열쇠라는 평가가 나오는 이유다. 미국과 러시아, 유럽연합(EU), 중국, 일본, 인도 등 우주 개발 선진국들은 모두 독자 엔진기술을 보유하고 있다.

75t급 우주발사체용 액체연료 로켓 엔진.

수천개 부품으로 구성된 엔진은 인간이 예측하기 어려운 작은 우주와 같다. 이상 진동 현상과 엔진 폭발로 이어지는 연소 불안정 현상은 로켓 개발자들을 괴롭힌 걸림돌이었다. 실패에 맞선 끈기와 집념이 결국 빛을 발했다. 김 단장은 “연소 불안정 현상을 잡지 못해 2년 가까이 골머리를 썩였다”며 “5가지 엔진 모델을 개발해 15회가 넘는 실험을 되풀이하면서 결국 문제를 찾아냈다”고 말했다.

이번에 공개된 75t급 액체엔진은 시험용 모델이다. 하지만 역사적인 첫 75t급 엔진이라는 뜻에서 ‘75t엔진 1G’라는 이름을 붙였다. 1은 첫 번째, G는 지상용 모델이라는 뜻이다. 김 단장은 “한때 ‘우레’ 엔진으로 불리기도 했지만 더는 그렇게 부르지 않는다”며 “앞으로 우주개발에 활용할 엔진인 만큼 국민 공모를 통해 이름을 짓는 방안을 고민하고 있다”고 했다.

항우연은 지난 14일 전남 고흥 나로우주센터로 이 엔진을 옮겼다. 하지만 넘어야 할 산은 아직도 남아 있다. 한국형발사체에 사용되려면 144초 이상 연소에 성공해야 한다. 김 단장은 “엔진 내부에서 케로신(연료)과 액체산소(산화제)가 일정 비율로 정확히 섞이며 불꽃을 내야 한다”며 “엔진을 작동한 뒤 5초가 향후 엔진 성패를 가늠하는 잣대가 될 것”이라고 말했다. 항우연은 모두 39기 엔진을 제작해 260회가 넘는 시험을 할 계획이다. 김 단장은 “연소시험이 순조롭게 끝나면 내년 12월 2단형 시험용 발사체를 쏘아올리고 2019년과 2020년 세 차례에 걸쳐 한국형발사체를 쏘아올릴 계획”이라고 설명했다.

박근태 기자 kunta@hankyung.com