11년 7개월 준비과정 거쳐 오후 4시께 1차 발사 시도 국내외 전례상 완벽히 준비해도 실패 흔해…날씨 조건은 양호
한국형 발사체 누리호(KSLV-II)가 모든 준비를 마치고 21일 오후 우주를 향해 날아오른다. 우주 발사체는 수백명의 과학자와 기술자가 참여해 이뤄지는 거대과학(Big Science)의 진수 중 하나다.
대규모 비용을 쏟아붓고 나름대로 만전을 기하더라도 성공을 장담할 수 없어 가장 도전적인 국가 연구개발(R&D) 사업으로도 꼽힌다.
누리호도 11년 7개월간의 개발 과정에서 많은 어려움을 극복하고 이날 발사대에 올라섰다. 약 37만개의 부품이 원하는 시기에 적절한 성능을 내줘야 발사할 수 있는 만큼 성패는 아무도 장담할 수 없다.
◇ 엔진·탱크·발사대까지 모두 '우리 손으로' 2010년 3월 개발사업이 시작된 누리호는 1.5t급 실용위성을 지구 저궤도(600∼800km)에 투입하기 위해 제작됐다.
누리호는 총 길이 47.2ｍ, 중량 200t의 매우 복잡한 구조물이다. 각각 추력(推力)이 75t급인 액체엔진 4기가 '클러스터링'으로 묶여 있는 1단부, 추력 75t급 액체엔진 하나가 달린 2단부, 추력 7t급 액체엔진이 달린 3단부로 구성됐다.
이날 발사에서 과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국항공우주연구원(항우연)은 누리호의 3단에 1.5t 모사체 위성(더미 위성)을 탑재하고 발사를 시도한다.
누리호의 '심장'인 엔진은 설계, 제작, 시험 등 개발 전 과정을 국내 연구진과 기업이 맡아 완성했다. 특히 1단부에 적용된 엔진 클러스터링은 폭발적인 추력을 내기 위해 4개의 엔진이 1개의 300t급 엔진처럼 동시에 점화해 정확하게 제어돼야만 하는 누리호의 핵심 부분이다.
누리호 부피의 약 80%를 차지하는 탱크 역시 모두 국내 기술로 만들어졌다.
3단짜리 누리호에 맞춰 전남 고흥 나로우주센터에는 제2발사대가 새로 구축됐됐다.
새로운 발사대의 설계와 제작도 모두 국내 기업이 담당했다.
누리호는 지난 2018년 11월 28일 시험발사체(TLV) 발사에 성공하고 올해 3월 25일 1단 종합연소시험도 성공적으로 끝내며 우수한 성능을 입증했다.
◇ 발사 10분 전 카운트다운 시작 발사 수행기관인 항우연은 오전 10시부터 발사통제지휘소를 통해 추진제 제어 등 임무를 수행하며 발사 명령을 기다린다.
같은 시각 발사대 3㎞ 주변은 육상 접근이 통제된다.
발사 시각이 확정되면 항우연은 발사 약 2시간 전부터 연료탱크 충전을 시작한다.
이때부터 비행 방향 중심으로 해상은 좌우 12㎞(폭 24㎞), 길이 74㎞ 안쪽이 통제되고 공역은 좌우 24㎞(폭 48㎞), 길이 95㎞ 안쪽이 통제된다.
발사 1시간 전에는 누리호를 수직으로 세워 지지해주던 이렉터(Erector)가 철수를 시작한다.
이렉터 철수와 함께 산화제 충전이 진행된다.
연료와 산화제는 엔진 점화 전에 만나면 화재로 이어질 수 있어 분리된 탱크에 각각 주입한다.
산화제 충전까지 끝나면 이렉터가 완전히 철수되고 발사 10분 전 발사자동운용(PLO) 프로그램이 가동되며 카운트다운에 돌입한다.
PLO가 누리호의 정상 상태를 확인하면 1단 엔진이 자동 점화된다.
1단 엔진이 300t 추력에 도달하면 누리호 아랫쪽을 붙잡고 있던 4개의 지상고정장치(VHD)가 풀리며 누리호가 비로소 이륙해 비행을 시작한다.
마지막까지 연결되어 있던 엄빌리칼(umbilical, 전기·연료 등을 추진제에 공급하는 설비)은 누리호 이륙과 동시에 자동 회수된다.
◇ 우주물체충돌·고층풍 등 분석해 최종결정…날씨로 인한 연기는 없을듯 누리호의 발사 시각은 전날 발사 준비 상황을 비롯해 우주물체 충돌 가능성, 기상 조건 등을 종합적으로 고려해 발사관리위원회가 최종적으로 확정한다.
누리호 1차 발사는 오후 3시∼7시 사이로 잡혔으며 큰 변수가 발생하지 않는다면 오후 4시 발사가 가장 유력하다.
기상청에 따르면 이 시각 나로우주센터 주변 날씨는 대체로 맑을 것으로 예보됐다.
얇은 구름층이 형성될 것으로 보이나 발사에 큰 영향을 주지는 않을 것으로 분석됐다.
발사체 발사에 가장 큰 지장을 주는 뇌전도 이때 발생할 가능성이 크지는 않다.
바람도 평균 풍속 초속 3m 정도로 잔잔할 것으로 예보됐다.
항우연은 발사체 성공에 중요한 변수 중 하나인 고층풍 분석을 위해 1회용 대기요소 측정기구인 라디오존데(Radiosonde)를 이날 최소 4번 띄울 예정이다. 공군 전투기도 미리 투입돼 누리호 항로를 따라 구름과 바람의 상황을 확인하는 작업도 이뤄진다.