틴매일경제

우주발사체(우주로켓)는 인공위성, 탐사선 등 탑재물(payload)을 싣고 지구를 출발해 정해진 우주 공간에 인공위성을 올려놓거나 달과 화성 등의 천체로 탐사선을 보내는 역할을 한다. 닐 암스트롱을 달에 보낸 '새턴-V'나 천리안위성 시리즈를 지구 상공 약 3만6000㎞에 올린 '아리안5' 등이 모두 우주발사체다. 최근 우주관광에 성공한 '드래건'이라는 우주선도 '팰컨9'이라는 우주발사체에 실려 우주로 날아갔다.

Q. 우주발사체 개발, 왜 필요한가?

A. 살펴본 예시처럼 우주발사체는 우주 개발을 위해 필수적인 운송수단이다. 우주발사체가 없는 나라는 다른 나라의 우주발사체를 돈을 주고 빌려 사용해야 한다. 우리나라는 세계에서도 손꼽히는 인공위성 강국이지만 우주발사체를 가지고 있지 않아 발사만은 다른 나라의 힘을 빌려야 했다. 비용도 비용이지만 우리가 원하는 때에 인공위성을 발사하기 어려운 경우가 생길 수도 있다. 또한 우주개발 국제협력에서도 우주발사체를 갖는 경우와 그렇지 못한 경우 엄청난 위상의 차이가 존재하는 것이 사실이다.

Q. 우리나라도 우주발사체를 개발했다는데?

A. 우리나라도 한국형 발사체 누리호를 개발해왔다. 누리호는 중형차 한 대 정도 무게(1.5t)의 인공위성을 고도 600~800㎞ 궤도에 올려놓을 수 있도록 만들어졌다. 지금까지 우리나라가 쏘아 올린 아리랑위성 시리즈의 최대 중량이 약 1.3t(아리랑위성 5호), 최대 고도가 약 700㎞ 이내였던 점을 감안하면 누리호 성능은 지구관측용 인공위성을 우주에 안착시키기에 충분하다는 것을 알 수 있다.

2010년부터 개발에 착수한 누리호는 이제 거의 모든 준비를 마치고 발사를 앞두고 있다. 발사 예정일은 오는 21일이며, 발사 예비일은 22일부터 28일까지로 설정되었다.

Q. 발사 예비일은 왜?

A. 우주발사체는 까다로운 발사 조건을 만족해야만 비로소 솟아오를 수 있다. 일단 날씨가 중요하다. 기온, 바람, 낙뢰 등이다. 추진제 주입 환경 등을 고려해 온도는 영하 10℃~영상 35℃ 범위여야 한다. 이상 기온 현상이 발생하지 않는 한, 발사 당일에 이 조건을 만족할 확률이 높다. 바람도 중요하다. 바람이 너무 세게 불면 비행 때 안정성이 떨어질 수 있다. 낙뢰(구름에서 지면으로 연결되는 번개)는 특히 주의해야 한다. 누리호에는 자세 제어, 통신 장치 등 수많은 전자 장비가 있는데 낙뢰로 인해 전기적인 손상을 받을 수 있기 때문이다.

발사 예비일은 기상 악화 등에 의한 일정 변경 가능성을 고려해 설정된다. 발사일 변경은 해외에서도 빈번하게 발생하며 최근 아랍에미리트 화성탐사선 '아말'(2020)이나 스페이스X 유인우주선 '리질리언스'(2020) 등이 기상 상황 때문에 발사가 연기되었다. 기상 조건 외에 기술적 조치가 필요한 문제가 발견되어도 발사가 미뤄진다. 지난 3월, 러시아의 소유스도 이러한 사정으로 인해 우주로 가는 일정이 이틀 지연되었다.

Q. 나로호 때와는 발사대도 다르다는데?

A. 가장 큰 차이점은 엄빌리컬(umbilical) 타워라고 불리는 초록색 구조물의 유무다. 엄빌리컬은 '배꼽의' '탯줄로 이어진'이란 뜻의 영어 단어로 우주발사체는 엄빌리컬이라 불리는 탯줄을 통해 영양분(추진제·전기)을 공급받는다. 나로호는 아래쪽 1단에만 액체 추진제를 썼으나 누리호는 1단, 2단, 3단 모두에 액체 추진제를 사용한다.

누리호(47.2m)는 나로호(33.5m)에 비해 높이가 더 높고, 높은 곳에 위치한 3단에까지 액체 추진제를 주입·배출할 수 있어야 하기 때문에 나로호 때와는 달리 엄빌리컬 타워와 같은 구조물이 필요하다. 반면에 운용 원리나 구성이 유사하며 둘 다 피뢰침 역할을 하는 세 개의 기둥을 갖추고 있다는 점, 중앙 공용시설(추진제 및 가스류 저장·공급, 현장 관제소 등)을 공유한다는 점 등 공통점이 많은 것도 사실이다.

Q. 카운트다운 후 발사 버튼을 눌러 발사가 진행되나?

A. 흔히 5…4…3…2…1 카운트다운을 진행한 후 발사 버튼을 눌러 발사되는 것으로 생각하기 쉬운데 이는 사실과 다르다. 누리호는 발사 10분 전부터 이륙 직전까지 컴퓨터에 의해 자동으로 발사 준비 작업이 진행된다. 시스템은 스스로 누리호 상태를 확인하고 문제점이 발견되면 발사가 자동 중지된다. 아무런 이상이 없다면 누리호 1단 엔진이 점화되고 누리호는 우주를 향해 솟구쳐 오르게 된다.

[한국항공우주연구원 과학교육파트]
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