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발사체 포커스

초읽기 들어간 시험발사체 발사

  • 이름 : 관리자
  • 작성일 : 2018-04-18
  • 조회수 : 1295


오는 10월 나로우주센터에서 시험발사체가 발사됩니다. 시험발사체는 2021년 발사 예정인 한국형발사체의 2단부에 해당하는데요. 75t급 액체엔진 1기로 이루어져 있습니다. 시험발사체 발사는 지난 2010년부터 시작된 한국형발사체 개발 사업의 최종 목표인 한국형발사체 개발을 위해 거쳐야 하는 중간단계의 검증시험인 셈입니다.

검증시험이라고 해도 긴장되고 떨리기는 마찬가지입니다. 75t급 엔진의 성능뿐 아니라 주요 구성품이 제대로 작동하는지 평가받는 글자 그대로 ‘시험’이기 때문입니다. 7개월 앞으로 다가온 시험발사체 발사의 의미와 주요 내용을 집중 조명해봤습니다.



|시험발사체 비행용 엔진, 준비 완료


본격적인 겨울 한파가 시작된 지난해 12월, 전남 고흥 나로우주센터에는 긴장감이 감돌았습니다. 카운트다운이 시작되고 75t급 액체엔진 연소가 시작되자 지축을 흔드는 굉음과 함께 시뻘건 화염과 수증기가 분출됩니다. 40초간 연소시험이 무사히 끝났고, 관제실에서 지켜보던 연구진과 기술진은 기쁨과 안도감에 악수를 나눴습니다.

나로우주센터에서 보기 드문 장면은 아닙니다. 수시로 연소시험이 진행되고 있으니 친숙한 모습이죠. 하지만 이날 연소시험은 각별한 의미가 있습니다. 이날 시험은 한국형발사체에 장착되어 우주로 올라갈 엔진의 성능을 마지막으로 점검한 것입니다.
40초의 짧은 시간이었지만, 비행모델 엔진 연소시험 성공은 하루아침에 이루어진 게 아닙니다. 설계부터 시작해 연소기, 터보펌프와 같은 구성품 시험, 엔진조립 후 기능시험, 엔진 연소시험 등을 거쳐 이루어낸 결과입니다.
무사히 시험을 마친 비행모델 엔진은 현재 조립중인 시험발사체 비행모델에 조립되어 오는 10월 시험발사체 발사 때 하늘로 날아오르게 됩니다.




<지난해 12월 성공적으로 이루어진 75톤급 액체엔진 비행모델(FM) 연소시험.>




75t급 엔진, 68회 걸쳐 누적 4,900초 연소시험


연구진은 엔진의 신뢰도를 높이기 위해 이 과정을 반복하며 쉼 없이 달려왔습니다. 75톤급 액체엔진은 개발모델(EM) 5기와 인증모델(QM), 비행모델(FM) 각 1기를 제작해 총 68회에 걸쳐 누적 4,983초의 연소시험을 수행했습니다. 한국형발사체 3단에 들어갈 7t급 액체엔진의 경우 3기의 개발모델을 제작해 30여 차례에 걸쳐 누적 2,445초의 연소시험을 진행했습니다.

발사체의 심장인 액체엔진만 완성되었다고 해서 시험 발사가 이루어지는 것은 아닙니다. 설계한 궤적대로 발사체를 비행하게 하는 제어시스템, 발사체에 전력을 공급하는 전자시스템, 액체엔진에 연료와 산화제를 공급하는 추진제 탱크 등도 발사 일정에 맞게 개발을 진행하고 있습니다.

시험 발사의 무대인 나로우주센터도 분주한 일정을 보내고 있는데요. 발사체 총조립과 보관을 위해 발사체보관동을 신축하고 종합조립동과 위성시험동 증축을 완료했습니다. 또 한국형발사체 발사 시 안정성 확보를 위한 비행종단시스템(FTS, Flight Termination System) 개발과 해안복합감시레이더 구축도 완료됐습니다.


☞한국형발사체 개발 현장 3일 https://goo.gl/sX82PG




<75톤 급 엔진연소시험을 준비하는 연구진>



 

시험발사 마지막 관문, 인증모델 종합연소시험 돌입


지난 3월 14일에는 시험발사체 인증모델을 완성하고 시험설비로 이송됐습니다. 인증모델은 시험발사체 성능을 검증하기 위해 비행모델과 동일한 형태로 구성되어 있는데요. 앞으로 약 5개월 동안 인증모델에 대한 종합 연소시험을 진행하게 됩니다. 
 종합 연소시험은 연료 주입부터 연소까지 실제 발사와 같은 절차를 거칩니다. 이전 단계에서는 엔진만 시험 설비에 장착해 연소시험을 진행했는데요. 연소시험에 필요한 산화제와 연료가 설비에서 엔진으로 공급되는 형태였습니다. 종합 연소시험부터는 연료 탱크와 산화제 탱크를 비롯해 엔진, 배관 등 실제 발사체의 추진기관 전체를 구성한 상태에서 연소시험을 진행합니다. 발사체가 하늘로 날아오르지만 않을 뿐 실제 발사와 똑같은 셈이죠. 

인증모델 종합 연소시험을 성공적으로 완료하면 시험발사는 오는 10월 비행모델 발사만 남게 됩니다. 결국, 시험발사체 발사를 위한 마지막 관문이라고 할 수 있는데요. 시험에 성공하면 발사체 전반의 기술을 우리 손으로 확보했다는 의미를 갖게 됩니다.




<시험 설비에 기립한 시험발사체 인증 모델>




발사체 개발 기술 완성도 높이는 게 최종 목표


처음에는 한국형발사체 시험 발사에 회의적인 시각도 존재했던 게 사실입니다. 시험발사체와 발사대를 따로 건설해야 하는 만큼 개발 비용과 시간이 늘어난다는 부담이 컸습니다.
하지만 시험발사를 통해 지상에서만 시험을 해봤던 75톤급 엔진을 실제 비행 상황에서 점검함으로써 실제 작동 환경에서도 엔진 성능이 잘 나오는지 점검할 수 있게 됩니다.
우리는 발사체 액체엔진을 자체 개발한 경험이 부족합니다. 우주개발 역사에서 후발 주자가 단 한 번의 실패도 없이 발사체 개발에 성공한 사례는 없습니다. 그런 만큼 단순한 ‘발사 성공’이 아니라 최대한 액체엔진의 신뢰도와 기술 완성도를 높이는 것이 중요합니다. 일정을 다소 늦추더라도 차근차근 단계를 밟아가자고 결정한 것도 이러한 이유 때문입니다.

무거운 물체를 우주까지 쏘아 올리는 발사체 액체엔진 개발은 극한의 물리적·공학적 한계를 뛰어넘는 과정입니다. 아무리 많은 나라가 발사체 개발에 성공했다고 그것이 곧 다른 나라의 성공을 보장하지는 않습니다. 오래전 물리적 공식과 공학적 방법이 완성되었다고 해도 수많은 변수가 그런 공식을 무용지물로 만듭니다. 한국형발사체 개발 과정에서 우리가 겪었던 ‘연소 불안정’ 문제는 발사체 개발이 얼마나 힘든 여정인지 보여주는 단적인 사례입니다.

오는 10월 발사될 시험발사체는 최종 목표인 한국형발사체 개발의 한 과정입니다. 독자적인 발사체 개발 기술을 갖추려면 아직 갈 길이 많이 남았습니다. 한국항공우주연구원 연구진은 최종 목표를 향해 한 걸음씩 전진할 것입니다. 가장 큰 힘은 응원과 격려입니다. 한국형발사체 개발이 흔들림 없이 추진되고 주어진 임무를 완수할 수 있도록 많은 응원과 격려 부탁드립니다.




<나로우주센터 발사체조립동에서는 시험발사체 본체 조립과 시험이 진행 중이다.>


  


◇한국형발사체 개발 사업은?=오는 2021년까지 우리 독자 기술로 발사체를 확보하는 것이 최종 목표입니다. 2015년까지 1단계 사업에서는 시험설비 구축과 7톤 액체엔진의 제작을 완료하고 연소시험을 수행했습니다. 2018년까지 수행되는 2단계 사업에서는 75톤급 액체엔진을 개발하고 시험발사를 통해 성능을 검증하게 됩니다. 3단계에서는 드디어 최종목표인 한국형발사체(3단형)를 제작해 실제 위성을 쏘아 올릴 계획입니다.



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