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발사체 포커스

로켓도 엑스레이로 신체검사를?

  • 이름 : 오요한
  • 작성일 : 2018-06-11
  • 조회수 : 368

몸이 아파서 병원에 가거나 신체검사를 받을 때 엑스레이(X-ray)를 찍습니다. 자동차나 반도체 등 정밀 제품의 내부 불량을 검사할 때도 엑스레이를 사용하죠. 투과성이 강해 물체의 내부를 볼 수 있는 특성 때문에 의료용 검사나 산업용 비파괴 검사에 널리 활용되고 있는데요.
우주발사체인 로켓엔진도 엑스레이로 ‘신체검사’를 받는다는 사실 아시나요?


엑스레이는 의료뿐 아니라 산업 분야에서 정밀 제품의 내부를 검사하는데 사용된다. 로켓도 엑스레이를 통해 ‘신체검사’를 받는다. <사진 출처=픽사베이>


*용접 내부는 엑스레이로, 표면은 침투탐상으로

로켓 제작은 검사와 시험의 연속입니다. 부품의 작은 흠결, 이음새의 작은 빈틈 하나가 실패로 이어질 수 있기 때문입니다. 재료 단계부터 작은 부품 하나까지 최고의 신뢰도를 확보하기 위해 다양한 검사와 시험을 거칩니다. 부품과 부품을 연결하고, 심지어 로켓엔진이 완성된 후에도 계속되는데요.

특히 이 과정에서 가장 중요하게 살펴보는 곳이 용접부입니다. 우주발사체는 최대한 무게를 줄이고, 내부 압력을 유지하는 기밀(氣密)이 중요합니다. 그래서 우주발사체 제작 공정의 상당 부분이 용접으로 이루어지기 때문입니다. 로켓엔진 비파괴 검사에는 여러 가지가 있는데요.
엑스레이와 침투탐상(PT, Penetrant Test)이 대표적입니다. 둘 모두 용접 부위를 검사하기 위해 사용하는 방법입니다.

이 가운데 엑스레이는 용접 부위의 내부, PT는 외부를 검사합니다. 엑스레이 검사를 통해 용접부 내부에 기포나 크랙이 발견되면 사용할 수 없습니다. 특수 용액을 사용해 용접부의 표면을 검사하는 PT도 마찬가지입니다. 용접이 아닌 연결 부위는 헬륨 리크테스트(Leak Test) 실시합니다. 기체 가운데 가장 가벼운 헬륨을 이용해 연결 부위에 새는 곳이 없는지 확인하는 기밀시험입니다.


로켓엔진의 각 구성품은 단품을 기계 가공한 후 용접·접합으로 조립한다.



*초기에는 10개 중 2~3개만 테스트 통과

우주발사체는 부품별, 구성품별로 엄격한 검사 기준을 통과해야 합니다. 부품 하나의 작은 결함이나 기준 미달이 폭발과 같은 대형사고로 이어질 수 있기 때문인데요. 한국형발사체 개발 초기에는 엑스레이 검사 대상이 10개라면 2~3개를 제외하고 검사 기준을 통과하지 못했다고 합니다. 그만큼 검사 기준이 엄격한데다 기술력이 따라가지 못한 부분이 있었기 때문인데요.
하지만 이제는 동일한 기준을 적용해도 대부분 검사를 통과합니다. 그만큼 용접을 포함해 발사체 제작 기술 수준과 신뢰도가 향상되었기 때문이죠.

한국형발사체에는 엑스레이 검사를 거쳐야 하는 용접부가 1,000여 개에 달하는데 1단 로켓에만 600여 개나 됩니다. 주요 배관과 밸브는 물론 추진제를 분사시키는 혼합기, 추진제를 연소시키는 연소실, 연소가스를 배출해 추력을 얻는 노즐, 추진제를 고압으로 보내는 터보펌프, 터보펌프를 구동시키는 가스발생기 등 로켓엔진의 각 구성품은 단품을 기계 가공한 후 용접·접합으로 조립됩니다.

우리뿐 아니라 해외 우주선진국 역시 로켓엔진을 개발하면서 용접·접합부에서 발생하는 문제로 많은 난항을 겪었습니다. 용접·접합 기술이 로켓엔진 개발의 열쇠를 쥐고 있다고 해도 과언이 아닌 셈이죠. 이제 우리도 엑스레이를 포함해 비파괴 검사를 대부분 통과할 정도의 수준 높은 발사체 제작기술을 갖추게 되었습니다. 방법은 하나밖에 없었습니다. 최대한 많이 해보는 것. 밤낮없이 만들고, 실패하고, 버리고, 다시 만들어보는 과정을 수없이 반복해 여기까지 온 것입니다.


시험발사체 조립 후 기밀시험을 수행하는 모습

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