전체기사 최신뉴스 GAM 라씨로
KYD 디데이
경제 과학기술

속보

더보기

[누리호 발사] 22초 빨라진 성공함수의 비밀…4초 빠른 1단엔진 추력 덕분

기사입력 : 2022년06월27일 11:19

최종수정 : 2022년06월27일 11:19

누리호 2차 최종 위성 분리 22초 단축
1단부 엔진 추력·연료 밀도·기상 덕분

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 1·2차 발사 과정에서 우여곡절을 겪은 한국형 발사체 누리호가 성공적으로 임무를 완수했던 배경은 역시나 1단부에 있었다.

예상 발사 순서(시퀀스·sequence)보다 1단 분리가 4초 앞당겨진 순간 일부 기술진은 성공을 조심스럽게 예감했다고 한다. 마지막 위성 분리 시 예상대비 22초나 빨라진 의문도 풀렸다.

누리호는 지난 21일 오후 4시 정각 전남 고흥군 나로우주센터 제2발사대에서 이륙했다. 굉음과 함께 200톤의 육중한 원통형 발사체는 서서히 몸을 띄우기 시작했다. 

발사 후 945초 뒤 누리호는 최종적으로 위성모사체까지 분리하며 우주수송의 첫 여정을 성공적으로 마무리했다. 다만 1·2차에 걸쳐 우려의 시선이 짙게 깔려 있기는 했다.

지난해 10월 21일에 진행된 1차 발사는 최종 3단부 엔진의 조기 종료로 인해 누리호의 우주수송능력을 입증할 수 없었다. 당시 누리호는 발사 후 124.5초 뒤 1단 분리가 정상적으로 진행됐다. 229초 페어링 분리, 270.5초 2단 분리까지는 문제가 없었다. 다만 748초에 3단 엔진의 연소가 종료됐다. 예상 시각보다도 49나 빨리 종료된 것이다. 

동일하게 49초가 빠른 시각에 위성모사체는 분리가 됐지만 당초 목표였던 초당 7.5km의 속도에 도달하지 못했다. 연쇄적으로 분리된 위성모사체 역시 목표 궤도에 안착하지 못했다.

2차 때는 2차례의 일정 연기가 있었으나 발사는 순조롭게 진행됐다. 1단부 산화제 탱크 센서 교체는 물론 3단부 엔진 개조 등 기술적으로 우려되는 변수가 1차 때보다도 많았다. 더구나 한국형 발사체 프로젝트의 마지막 발사인데다 지난 실패를 극복해야 한다는 점에서 기술진의 부담은 배로 컸다.

발사 직후 1단 분리부터 최종 위성 모사체 분리까지의 기술진은 가슴을 졸일 수밖에 없었다. 1단 분리부터 당초 예상 시퀀스보다도 4초나 빨랐다. 페어링 분리는 6초나 빠르게 진행됐다. 2단 분리는 5초 빠른 시각에 진행돼 예상 시퀀스대로 진행되는 것으로 기술진은 판단했다. 다만 21.5초나 빠른 시각에 3단 연소가 종료되면서 기술진의 머릿속은 상당히 복잡했던 것으로 전해졌다.

3단 연소가 종료됐다는 의미는 1차 때 도달하지 못했던 초당 7.5km 속도로 누리호가 비행하는 데 성공했다는 것이기도 하다. 한편으론 너무나 빠른 시퀀스 도달에 혹시 잘못되는 것은 아닌가하는 걱정을 했다는 게 한 기술진의 설명이다.

이후 성능검증위성과 위성모사체 분리는 당초 예상 시퀀스 대비 22초가 빠른 시각에 진행됐다. 40여분 뒤 성능검증위성의 비콘 신호가 지상국에 전달되면서 누리호의 우주수송능력이 2차 시도에서 성공적으로 입증된 것이다.

한국형 발사체 누리호에 탑재돼 지구 저궤도에서 안착한 뒤 선포인트(Sun Pointing) 단계에 도달한 성능검증위성의 모습 [자료=과학기술정보통신부] 2022.06.21 biggerthanseoul@newspim.com

이번 누리호의 비행 시퀀스가 빨라진 것에 대해 한국항공우주연구원의 기술진은 단연 1단 엔진의 중요성을 강조했다.

한 연구원은 "1단 엔진이 당초 예상 시퀀스 대비 4초나 빨리 분리됐다는 것은 누리호를 쏘아올리는 첫 엔진 점화의 추력이 예상보다 컸기 때문"이라며 "이후 다른 시퀀스의 시각이 앞당겨진 것은 결국 엄청난 중력을 극복해서 발사체를 끌어올린 1단 엔진 덕분"이라고 강조했다. 이 연구원은 "2차 함수 그래프처럼 초반에는 더디지만 속도가 급상승할 것이라는 믿음이 있었다"고 전했다.

실제 누리호 개발에서 가장 공을 들인 부분이 바로 1단부 75톤급 엔진 4기를 한데 모아 점화하는 클러스터링이었다. 발사체의 가장 밑단에서 점화해 방향이 흐트러지지 않고 이륙할 수 있도록 하는 부분이 기술적으로 상당히 어려웠던 것으로도 알려진다.

그는 이어 "1차와 2차 발사시 누리호의 기계적인 성능이 동일하다고 가정하면 연료로 쓰이는 케로신(항공유)의 밀도가 2차 때 점화 등에 더 양호했던 점이 있을 것"이라며 "뿐만 아니라 바람의 세기 등 발사에 영향을 주는 기상 요인도 좀더 좋아진 부분이 복합적으로 이번 발사의 시퀀스를 단축시키는 데 영향을 줬을 것"이라고 판단했다.

항우연 한 관계자는 "향후 누리호의 추가 발사에서도 예상 발사 시퀀스 그대로 갈 수도 없을 것이고 더 빨라질 수도 더 느려질 수도 있다"며 "관건은 초당 7.5km 속도에 도달하고 고도 700km까지 나아갈 수 있어야 할 것이고 나머지 과정 역시 무수한 변수가 많아 발사 때마다 촉각을 곤두세울 수밖에 없을 것"이라고 말했다. 

biggerthanseoul@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
강릉 옥계항 코카인 추정 마약 대량 적발 [세종=뉴스핌] 백승은 기자 = 관세청과 해양경찰청이 강릉 옥계항에 입항하는 외국 무역선 선박을 수색애 코카인으로 의심되는 마약을 대량 적발해 조사 중이라고 2일 밝혔다. 전날 두 기관은 미국 연방수사국(FBI)과 국토안보수사국(HSI)으로부터 A선밖에 마약이 숨겨져 있다는 정보를 입수했다. A 선박은 벌크선으로 3만2000톤이며, 승선원 외국인은 20명이다. 관세청과 해양경찰청이 강릉 옥계항에 입항하는 외국 무역선 선박을 수색해 코카인으로 의심되는 마약을 대량 적발했다. [사진=관세청] 2025.04.02 100wins@newspim.com 두 기관은 합동 검색작전을 수립하고, 선박의 규모가 길이 185미터(m)인 점과 검색 범위 등을 고려해 서울세관·동해해경청 마약 수사요원 90명 및 세관 마약탐지견 2팀 등 합동 검색팀을 구성했다. 검색팀은 2일 오전 6시 30분 옥계항에 긴급 출동해 A 선박이 입항한 직후 선박에 올라타 집중 수색을 실시했다. 수색 중 검색팀은 선박 기관실 뒤편에서 밀실을 발견했고, 집중 수색 결과 개당 약 20킬로그램(kg) 전후 마약으로 의심되는 물질이 담긴 박스 수십 개를 발견했다. 검색팀이 간이시약으로 검사한 결과 코카인 의심 물질로 확인됐다. 정확한 중량은 하선 이후 정밀 계측기를 통해 측정하고 마약 종류는 국가과학수사연구원에 의뢰해 확인할 예정이다. 앞으로 관세청과 해경청은 합동수사팀을 운영해 해당 선박의 선장 및 선원 등 20여명을 대상으로 밀수 공모 여부와 적발된 마약의 출처 등을 수사할 계획이다. 국제 마약 밀매 조직과의 연관성도 고려해 미국 FBI와 HSI 등 관계 기관과의 공조를 통해 수사를 확대할 방침이다. 100wins@newspim.com 2025-04-02 17:57
사진
재주는 트럼프가, 돈은 브라질이 [서울=뉴스핌] 최원진 기자= 도널드 트럼프 미국 행정부의 관세 공세로 글로벌 무역전쟁이 격화하는 가운데, 브라질이 주요 승자로 부상하고 있다고 월스트리트저널(WSJ)이 1일(현지시간) 보도했다. 보도에 따르면, 중국은 트럼프 대통령이 부과한 대중(對中) 관세에 맞서 미국산 농산물에 보복 관세를 매기며 대체 수입처로 브라질을 주목하고 있다. 수출입 컨테이너 [사진=블룸버그] 중국 가공업체들은 트럼프 대통령이 지난 1월 취임하기 전부터 브라질산 대두를 비축하기 시작했고, 올해 1분기 필요한 물량의 거의 전량을 브라질에서 조달했다. 이는 지난해 같은 기간 54% 수준이었던 브라질산 비중과 비교하면 큰 폭의 증가다. 가격도 상승세다. 상파울루대학 산하 연구기관 세페아(CEPEA)에 따르면, 브라질 항구에서 선적되는 대두의 프리미엄은 중국이 미국산 대두에 10% 관세를 발표한 직후 일주일 동안 약 70% 급등했다. 3월 선적 기준으로는 부셸당 85센트를 기록해 3년 만에 최고치를 찍었다. 닭고기와 달걀 수출도 두 자릿수 증가율을 보인다. 브라질의 가금류·돼지고기·달걀 수출업체를 대표하는 브라질동물단백질협회(ABPA)의 히카르두 산틴 협회장은 올해 들어 브라질의 닭고기 수출은 지난해 같은 기간보다 9%, 달걀 수출은 20% 증가했다고 밝혔다. 브라질은 미국과 달리 조류 인플루엔자를 겪고 있지 않아, 안정적인 공급처로 주목받고 있다. 여기에 중국이 미국산 닭고기에 15%의 보복관세를 부과하면서 브라질산이 대안으로 떠오르고 있다는 설명이다. 사실 브라질과 중국의 교역 관계는 최근 수년 빠르게 확대됐다. 중국은 2009년에 미국을 제치고 브라질의 최대 무역 파트너로 부상했다. 쇠고기, 철광석, 석유 등 자원이 풍부한 브라질은 중국의 막대한 수요에 맞춰 수출을 확대해 왔고, 중국은 브라질의 인프라 건설에 대규모 자본을 투입하고 있다. 현재 중국은 브라질 전체 전력 공급의 약 10%를 차지하고 있으며, 항만과 도로, 철도 등 주요 기반 시설 건설에도 깊숙이 관여하고 있다. 브라질은 미국 시장에서도 수출 확대 가능성을 보고 있다. 중국은 미국의 주요 신발 수출국인데, 미국이 중국산 제품에 고율 관세를 부과할 경우 아시아를 제외하고 최대 신발 생산국인 브라질이 그 자리를 일부 대체할 수 있다는 전망이 나온다다. 하롤두 페헤이라 브라질 신발산업협회(Abicalçados) 회장은 "브라질산 제품에 별다른 관세가 없다면, 미국 수출 확대의 기회가 될 수 있다"라고 밝혔다. 글로벌 무역전쟁 국면에서 오히려 특수를 누릴 것이라는 기대는 브라질 증시에도 훈풍으로 작용했다. 올 들어 브라질 증시는 9% 넘게 오르며 뉴욕 증시를 아웃퍼폼하고 있다. 올 들어 브라질 증시는 9% 넘게 상승, 연중 5% 가까이 하락한 뉴욕증시의 S&P500 지수와 대조를 이룬다 [사진=koyfin] wonjc6@newspim.com   2025-04-02 15:30
안다쇼핑
Top으로 이동