누리호 3차 발사! 누리호에 대하여

누리호

최근 수정 시각: 2023-05-24 09:33:18

 

 

 

1. 개요[편집]

누리호 또는 KSLV-II(Korea Space Launch Vehicle-II, 한국형발사체-II)는 한국항공우주연구원이 KSLV 계획에 따라 2022년 개발 완료한 로켓으로, 대한민국 최초의 저궤도 실용 위성 발사용 로켓이다. 누리호의 발사로 한국은 세계 11번째[4]의 자력 우주로켓 발사국이 되었으며, 1톤 이상의 실용 위성을 궤도에 안착시킬 수 있는 7개국[5] 반열에 올랐다.

누리호 개발사업은 나로호에 투입된 예산 5천억 원의 4배인 2조 원이 투입되는 사업이며 누리호에 사용되는 기술들은 향후 개발할 KSLV-III의 기술적 기반이 될 예정이다. 이름인 '누리'는 경상대학교[6] 에너지기계공학과 학생인 백승엽 씨가 응모한 명칭으로, 대국민 명칭 공모전을 통해 10,287건의 후보 가운데서 결정되었다. #

2. 제원[편집]

 

제원
단수		3단[7]
높이		47.5 m
직경		3.5 m
총 중량[8]		약 200 t[9]
건조중량		19.7 t
연료탑재량		175.6 t
연료 / 산화제		케로신(Jet A-1) / 액체산소
탑재 능력		3.3 t (300km LEO) 2.2 t (500km SSO) 1.9 t (600~800km SSO) 1 t (GTO)[10]
추력		2940 kN
엔진	1단	해면 75톤급 엔진 (KRE-075 SL) x 4개
	2단	고공 75톤급 엔진 (KRE-075 Vac.) x 1개[11]
	3단	KRE-007 x 1개

누리호는 총 3단의 액체로켓으로 구성되어 있다. 1단에는 추력 735 kN의 75톤급 엔진 4개를 클러스터링하여 총 300톤의 추력을, 2단에는 75톤급 엔진 하나를 사용한다. 3단에는 7톤급 엔진 하나를 사용한다.[12]

해당 설계에는 ESA의 우주발사체 아리안 시리즈와 유사한 점이 많은데 1~2단에 추력이 높은, 3단에 추력이 낮은 엔진을 배치하는 구성이 그러하다. 특히 누리호 설계안 중에서는 아리안 시리즈의 상단 엔진인 HM7B를 면허생산하는 안까지 있었으니 어느 정도 설계사상에서 영향을 받았다는 추측도 있는 편이다. 차이점이라고 하면 사용하는 연료의 종류와 고체 부스터의 유무 정도이다. 누리호는 전 엔진이 케로신인 반면, 아리안 1~4는 사산화이질소와 UDMH를 사용하였고 6톤급 엔진에 액체수소와 액체산소를 이용하였다.

탑재체(payload)의 중량이 1톤을 넘는 것을 기준으로 세계 7번째 독자개발 로켓이다.[13] 이는 우주 공간에서 실용적인 목적으로 사용될 수 있는 탑재체를 발사할 수 있는 능력과 직결되며 이 점에서 한국의 우주개발 기술력이 국제적인 수준에 도달했음을 입증하는 의미를 갖는다.[14] 개발 이후 시험발사결과 누리호의 성능이 예상보다 높은 수치를 기록해 탑재중량이 700km궤도 기준 1.5t에서 1.9t, 500km 2.2t, 200km 3.3t으로 증가하였다.#

2.1. 엔진[편집]

누리호에 사용되는 엔진은 총 두 종류로 75톤급 액체엔진 그리고 7톤급 액체엔진이 사용된다. 아래 사진의 좌측에 있는 75톤급 엔진은 1단 해면용(KRE-075: 2.9m x 1.6m)이다. 2/3단용 엔진과는 다른 불룩한 연소실 형상이 특징이다.[15]

 

한편, 이 영상#에서 보이는 75톤급 엔진은 2단 고공용(KRE-075V: 4.0m x 2.2m)이다. 지상의 정지 상태에서 점화되는 1단 엔진과 대기압이 크게 낮은 고도 60km 상공에서 비행 중 시동되는 2단 엔진 간 연소실 구조 등 여러 차이가 확연하다. 두 종류의 75톤 엔진은 전체적인 크기는 물론 노즐의 팽창비와 진공 추력을 포함한 각종 성능이 다르다.

 

5. 여담[편집]

5.1. 1차 시험 발사[편집]

 

• 과학기술정보통신부는 1차 발사 관련 브리핑에서 기자들에게 '발사'를 '비행시험'으로, '실패'를 '비정상 비행'으로 써달라고 부탁했다. 아무래도 나로호의 두 차례 실패 때 연구원들이 언론과 여론의 비난과 압박을 받았기에[18] 누리호 발사에서도 실패에 대해 많이 의식하는 듯하다. # 하지만 1차 비행 시험 이라는 단어는 익숙치 않는지 다들 1차 발사라고 한다. 항우연 공식 유튜브 라이브 중계 제목도 "[생중계] 누리호 1차 발사 현장 생중계"이며 진행하는 연구원도 발사라는 표현을 계속 쓴다.
• 누리호 시험발사체까지는 정규보도에서 한 꼭지 다루는 정도로 언론에서 크게 관심은 없었으나[19] 2021년 10월 21일 비행시험을 앞두고는 국내 지상파, 종편, 보도전문채널, 과학채널 및 신문사 등에서 모두 편성을 비우고 현장에 인력을 파견하는 등 특별대응에 들어갔다. 특히 주관방송사인 KBS는 대당 수십억원의 촬영기재 등 특수 장비들을 동원하고 발사장 주변에 특설 스튜디오까지 지었다. 더불어 높아지는 관심에 항우연 실무자들의 압박감도 심하다고 하며 그저 비행시험이 성공적으로 끝나기만을 기원하고 있다고 한다.
• 10월 17일 방송된 MBC 예능 ‘선을 넘는 녀석들 : 마스터-X’ 23회 우주 탐사 배움 여행을 떠나는 ‘고 투 더 퓨처’ 특집 방송에서 10월 21일 발사를 앞둔 누리호를 다루었다.
• 2021년 10월 21일 비행시험을 앞두고 항우연의 동료기관인 과학기술분야 정부출연연구기관 기관장들이 SNS를 통해 릴레이 성공 기원 챌린지를 진행하기도 했다.
• 걸그룹 aespa가 누리호 1차 발사 응원 게시물을 공식 SNS에 업로드했다.#
• 걸그룹 트라이비가 누리호 1차 발사 응원 영상을 공식 SNS에 업로드했다.#1#2
• 걸그룹 우주소녀의 누리호 1차 발사 응원 영상이 KBS를 통해 방송됐다
• 10월 19일 북한이 잠수함발사탄도미사일(SLBM)로 추정되는 탄도미사일을 발사한 의도에 대해 누리호를 의식했다는 추측이 나왔다.
• 1차 발사 당일인 10월 21일, 네이버는 '누리호 첫 비행을 응원합니다!' 라는 문구를 담은 로고로 바뀌었다.[20] 발사 이후에는 문구가 '우주를 향한 도전을 응원합니다!'로 변경되었고 누리호가 우주를 날고 있는 그림으로 교체되었다.
• 누리호 1차 시험 발사로 대한민국이 세계 7번째로 1톤 이상의 페이로드를 우주궤도에 올려놓을 수 있는 국가가 되었다고 자축하는 기사들이 있는데, # # 내용 자체는 사실이다. 우주발사체를 궤도로 올린 것 자체만으로 볼 때는 이스라엘이나 이란, 북한 등 전에 성공한 국가가 10개국이 존재하지만, 1톤 이상의 페이로드(위성체)를 궤도로 올릴 수 있는 나라는 미국, 러시아, 중국, 일본, 유럽, 인도 등 6개국뿐이었다. 하지만 위성 모사체를 궤도로 올리는 것은 실패하였기에 7번째 국가 등극은 2차 시험 발사를 기약하게 되었다. 결론적으로 7번째 국가가 되었다는 말은 1차 시험 발사 시점에선 틀린 말이다.

5.2. 2차 시험 발사[편집]

 

• 한국항공우주연구원은 2차 발사를 앞둔 2022년 6월 10일 온라인 설명회를 진행하였다.#
• 2차 발사 당일인 6월 21일, 네이버는 '누리호, 두번째 도전을 응원합니다!' 라는 문구를 담은 로고로 바뀌었다.[21] 이후 발사가 성공이 확정되자 성공을 축하한다는 로고로 바뀌었다.[22]
• 1차 발사 때 경험이 있어서인지 이번에는 방송3사가 모두 특설스튜디오를 짓고 현장 취재인력과 비싼 장비들을 잔뜩 파견했다. 그런데 센서 설비 이상으로 발사일이 21일로 연기되면서, 자연스레 이들 취재인력의 지방출장도 길어졌다.[23] 특히 1차 발사 때는 기술인력을 제외하고 본 취재인력이 과학부 1~2명만 파견된 것에 비해, 2차 발사는 방송사당 5~7명 정도가 파견되었고 신문사 인력도 그에 상응하는 규모이다. 특히 과학기술정보통신부 출입기자[24]는 거의 빠짐없이 나로우주센터 현장취재에 투입되었다.
• 장마철을 앞두고 자꾸 발사가 연기되어 악천후 때문에 아예 가을로 미뤄지는 것이 아니냐는 이야기가 돌았다. 관계자 인터뷰에서 상층풍은 중요하지만 강수여부는 크게 중요한 점이 아니라고 하였으나, 낙뢰는 위험하다고 하였고 여름철 강수에는 낙뢰가 동반되는 일이 잦기 때문이다.[25] 그러나 장마전선이 북상하는 와중에 기적적으로 끼인 고기압이 높게 형성되어 발사 당일에는 며칠만에 맑은 날씨로 바뀌며 문자 그대로 발사 회랑(Launch Window)이 열려 무사히 발사할 수 있었다. 이틀 뒤부터 다시 비 소식이 있는 것을 생각하면 천운이라 할 수 있다. 비행체에서 안정적인 대기가 발사성공에 유리함은 말할 필요도 없다.
• 2차 발사가 최종 성공하면서 대한민국은 미국, 러시아, 중국, 일본, 프랑스(EU), 인도에 이어 1톤 이상의 페이로드를 우주궤도에 올려놓을 수 있는 세계 7번째 국가가 되었다. 무게를 1톤 이상으로 한정하지 않을 경우 대한민국은 소련(러시아), 미국, 프랑스, 일본, 중국, 영국, 인도, 이스라엘, 이란, 북한에 이어 11번째 자력 위성 발사국이 된다.[26]
• 한국조폐공사가 2023년 1월 18일, 누리호 발사 성공을 기념하기 위해 누리호 발사 성공 기념주화 2종을 발행했다. # 예약 건수가 발행량을 초과할 정도로 많아서 공개 추첨을 통해 12월 23일에 당첨자를 발표했다. #
  

  

• 우정사업본부가 2022년 12월 16일 누리호 발사 성공 기념우표 65만 6천 장을 발행했다. #
  

  

5.3. 3차 실용 발사[편집]

 

• 당초 KARI 측이 제시했던 발사 예정일은 5월 10일였으나, 누리호에 뒤늦게 탑재가 결정된 큐브위성 제작에 시간이 더 소요되면서 누리호 최종 조립 전 납품에 관한 허가 심사 역시 늦춰졌다. 이후 과학기술정보통신부는 4월 11일 누리호 발사관리위원회를 통해 3차 발사 예정일을 5월 24일로 잡았다.
• 5월이 가정의 달이지만 5월 1~2일 각 탑재 위성이 조립동에 도착하고 각종 점검 후 8일부터 3단부에 8기의 위성 결합 작업을 시작하게 되므로 항우연 연구자들은 발사 때까지 3주 이상 어린이날, 어버이날은 물론 주말을 반납하고 근무하게 된다.
• 5월 23일 기립했다. 또한 5월 24일을 발사일로 확정했다. # #
• 3차 발사 당일인 5월 24일, 네이버는 '누리호, 세 번째 도전을 응원합니다!' 라는 문구를 담은 그림으로 바뀌었다.[27]

 

6.2. 누리호에 대한 오해[편집]

• 나로호 때 러시아 기술을 이전받은 엔진이다?
  • 이는 MTCR에 의해 불가능하다. MTCR은 국가간 로켓 시스템의 이전을 규제한다. 이에는 액체엔진 기술도 물론 포함된다. 누리호 엔진은 2007년 30톤급 엔진의 핵심 부품 개발부터 시작해온 순수 국산 기술이다. 또한, 두 엔진의 구조는 다른 구조이다. 누리호의 75톤급 엔진은 발사 장면에서 볼 수 있듯이 가스가 따로 나오는 가스발생사이클 엔진이다. 그러나 러시아가 나로호에 사용한 엔진은 해외 수출용인 RD-151 엔진으로, 가스를 재활용하는 다단연소사이클 엔진이다. 다단연소사이클은 예연소기를 사용하지만 가스발생사이클은 가스발생기를 쓰는 등 둘의 구조는 엄연히 다르다. 또한 다단연소사이클은 효율성이 더 좋은 엔진이다. 기술을 이전한 엔진이라면, 굳이 가스발생사이클 엔진으로 제작할 이유가 없다.
  • 2021년 10월 29일 중앙일보의 기사에 따르면 나로호 당시 지상검증용 발사체에 장착된 모형 RD-151엔진이 사실 '모형이 아닌 실제 엔진'임을 발견하고 이를 활용해 개발의 초석을 다졌다고 한다. 즉, 러시아 기술을 이전 받은 것은 아니지만 개발에 큰 참고가 되었음을 알 수 있다. 본래 이는 MTCR에 의해 불가능 하지만 당시 러시아가 '채무불이행으로 인해 제작비를 아끼려고 이미 생산된 실제 엔진을 모형 딱지만 붙이고 달았을 것'이라고 조 전 원장은 추측하고 있다. 그런데 계약 내용 중에 이 모형엔진을 두고 가는것도 포함되어 있어서, 꼼짝없이 실제 엔진을 두고 가게 된 것이다. 이후 엔진 제작사인 흐루니체프사의 사장 블라디미르 네스테로프는 해임되었다.

• 구형엔진인가?
  • 현재 누리호에 쓰이는 엔진은 케로신(등유)과 액체 산소를 쓰는 70년 전 부터 쓰이던 전통적인 구조의 로켓 엔진인 것은 맞다. 1957년에 완성된 R-7(소유즈 로켓)를 비롯해 이미 1950-60년대 부터 수없이 쓰여온 방식이라 사실 기술적으로는 전혀 새로울 게 없다. 하지만 이렇게 가장 전통적인 만큼 가장 검증되어 있는 방식으로, 스페이스X의 Falcon 9에 탑재되는 멀린 엔진에서도 쓰이는 현역 기술이다. 가스발생 사이클 엔진의 경험을 바탕으로 다단연소사이클엔진 재점화 시험 또한 2021년 11월에 성공했으며, 이를 비롯해 재사용 발사체의 개발 또한 항우연 로드맵에 존재하기에 우주강국과의 격차 또한 줄어들 것이다. 신현우 한화 에어로스페이스가 메일경제 인터뷰에서 밝힌 바론 한국의 우주강국 대비 기술 격차는 누리호 성공시 10년으로 줄일 수 있다고 한다.

7. 후속 프로젝트[편집]

7.1. 누리호 개량형 (KSLV-IIA)[편집]

누리호 개량형, 또는 KSLV-IIA로 불리며 개발이 계획되어 있었다. 예비타당성조사 보고서에 따르면, 개량방안에 관해서는 75톤급과 7톤급 추력을 유지한 상태에서 최소개량하는 방안부터 2단형 발사체를 제작하여 1단에 94톤급 엔진, 2단에 9톤급 엔진을 탑재하는 방안까지 5개의 안이 제시되었다. 5개의 안 중 선택된 4안은 태양동기궤도(SSO)에 2.8t, 달천이궤도(LTO)에 830kg급 달 탐사선을 투입할 수 있을 정도의 성능개량을 목표로 한다.[28]

이에 무게는 기존 누리호보다 32톤 증가한 232톤, 길이는 16.5m 증가한 54m로 계획되었다. 1단은 고압연소기 개발을 통해 성능을 개선한 82톤급 터보펌프엔진 4기, 2단은 기존 75톤급 터보펌프엔진 1기, 3단은 9톤급 다단연소사이클엔진 1기가 탑재된다. 추가적으로 고체부스터는 발사체 내구도 및 발사대 입지 문제 등으로 장착이 어려운 것으로 알려졌다.

2029년 9월, 1차 발사는 소행성 탐사 투입궤도 검증위성과 우주비행기 핵심기술 검증 시험위성을 탑재할 예정이며, 2030년 11월 2차 발사는 한국형 달 착륙선을 탑재할 예정이었다. 하지만, 위 내용을 담은 사업계획은 예비타당성조사에 탈락하였다. 과기정통부가 밝힌 탈락 사유는 한미 미사일 사거리 지침 종료 미반영 등 도전성 부족이다. #

2022년 4월 예비타당성 총괄위원회는 '차세대 발사체 개발사업'을 예비타당성조사 대상으로 선정하였다. 이는 KSLV-III 개발 사업으로서, 누리호 개량형 개발사업인 '한국형발사체 고도화 사업'이 예비타당성조사에서 탈락하자 아예 새로운 차세대 발사체인 KSLV-III를 개발하는 방향으로 선회한 것으로 추정된다. 이후 2022년 11월, KSLV-III 개발사업인 '차세대 발사체 개발사업'이 예비타당성 조사를 통과함##에 따라 KSLV-IIA 누리호 개량형은 페이퍼 플랜이 되었다.

7.2. KSLV-III[편집]

  자세한 내용은 KSLV-III 문서

를

 참고하십시오.

8. 관련 다큐멘터리[편집]

• K-우주산업의 출발, 누리호 - YTN 사이언스
• 누리호가 쏘아 올린 우주시대의 미래 - YTN 사이언스
• 누리호, 우주시대를 열다! - MBC
• [시사기획 창] 한국형 발사체 ‘우리도 우주로 간다’ - KBS
• 대한인, 누리호의 기적을 만들다 - YTN 사이언스
• [누리호 발사특집] 우주의 꿈을 담다 - KBS
• [연합뉴스TV 스페셜] "미래를 쏘아올려라!" 우주강국을 향한 꿈 - 연합뉴스TV
• 누리호 성공, 달 탐사 카운트다운 - YTN 사이언스
• '누리호', 그 발사의 순간으로부터 돌아보는 우리나라 로켓 과학 이야기 - 과학쿠키
• 12분 만에 보는 누리호 발사의 모든 과정! - 북툰
• [인류 최후 프론티어, 우주] 1부. 누리호, 다시 우주로 - YTN 사이언스
• K-로켓, 우주로 가다 - SBS

 

 

[1] 4차 발사부터 한화에어로스페이스 제작총괄 더 자세한 업체 정보는 해당 문단 참고[2] 744 kN x4[3] Ibid.[4] 북한을 제외하면 10번째.[5] 미국, 러시아, 프랑스(EU), 일본, 중국, 인도, 대한민국.[6] 現 경상국립대학교[7] 3단형 발사체인 이유는 태양동기궤도 투입을 위한 것이라고 한다. 저궤도 발사에는 2단 구성이 더 효율적이다[8] 발사체 자체 중량+연료 탑재량+페어링+페이로드 중량[9] R-36과 비슷한 수치.[10] #[11] 사진상의 7톤급은 75톤의 오타[12] 모든 엔진은 KARI에서 개발하였다.[13] 앞선 6개국은 미국, 러시아, 중국, EU(프랑스), 일본, 그리고 인도다. 북한의 은하 로켓은 페이로드가 200kg이기 때문에 포함되지 않는다.[14] 한국보다 먼저 자국에서 독자개발 로켓을 개발, 발사한 국가들 중 영국은 지난 수십년 동안 자국산 우주로켓 개발을 중단한 상태(추후 재개 계획)다. 또한 이스라엘, 이란, 북한은 탑재중량이 1톤에 미달한다. 또한 한국은 2021년 한미 미사일 사거리 지침의 종료 이전까지는 고체연료 로켓 개발에 많은 제약을 받았고, 민간 로켓은 기술적으로 고체연료보다 난이도가 높은 액체연료 로켓을 중심으로 개발을 진행하여 다른 국가보다 그 기간이 늦어진 측면이 있다.[15] #[16] 참고로, 2013년 8월 러시아에서 발사된 아리랑 위성 5호(KOMPSAT-5)의 중량이 1,400kg 안팎이다.[17] 캘리그라피 작가 ‘별하새김’이 제작하였다. #[18] 기술적 시행착오에 대한 인내가 부족한 여론뿐만 아니라, 각자의 정치 진영논리까지 엮이면서 정권을 까기 위한 목적으로 나로호를 비방하는 식의 일도 많았다. 이 때문에 일부 연구원은 공황장애를 겪기도 했다.[19] 다만 나로우주센터가 있는 고흥군 커버리지 지역의 지역 언론들(예를 들어 여수MBC)은 꾸준히 관심을 갖고 주요 의제로 보도해왔다.[20] [21] [22] [23] 심지어 일부 언론사는 일단 철수했다 21일 발사가 유력해지자 다시 고흥군에 내려갔다.[24] 과기부 출입기자는 과거 과학기술부/정보통신부/IT로 나뉘어져 있다가 이명박 정부 시절 교육과학기술부로 통합된 흔적 때문에 출입기자 단체만 3개다. 그래서 같은 과기부 출입기자라도 어느 쪽인지 구분이 필요한데 이번에는 이런 구분을 막론하고 거의 모두 이번 이벤트에 투입되었다.[25] 실제로 아폴로 12호가 먹구름 낀 상태에서 발사를 강행했다가 정통으로 벼락을 맞아 우주선의 전기 시스템이 나가버려 하마터면 지구 밖에도 못 나갈 뻔했던 일이 있었다. 그때는 다행히도 로켓 자체는 정상적으로 날아가고 한창 올라가던 중에 긴급 복구에 성공해서 무사히 임무에 들어갈 수 있었다.[26] 이스라엘, 이란, 북한은 300kg 이하의 위성 자력 발사 기술을 보유하고 있지만 실용성은 떨어진다. 해당 국가들은 사실상 핵을 보유한 국가로서 우주 개발보다 무기 개발 목적이 강하다. 다방면의 위성 활용을 위해서는 1톤 이상을 쏘아올릴 기술이 필요하다. 따라서 실용 위성에 있어서 대한민국은 7번째 자력 위성 발사국이 된다. 대한민국 언론 및 해외 언론에서도 7번째로 소개하는 경우가 적지 않다.[27] [28] 기존 발사체는 SSO 1.5t, LTO 70kg (4단 고체모터 사용 시 550kg) 투입성능보유