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대한민국 최초 달 탐사선 '다누리' 발사 D-1…심우주 탐사 시대 연다

기사입력 : 2022년08월04일 06:00

최종수정 : 2022년08월04일 06:00

8월 3일 오전 8시20분 스페이스X 통해 발사
한미 첫 물리적 협력·심우주 탐사 첫발 의미

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 우리나라 최초의 달 탐사선(KPLO) '다누리'의 발사가 하루 앞으로 다가왔다. 우주개발 강대국에 이어 우리나라도 심우주 탐사 시대를 열 수 있게 된다. 

국민 6만여명이 동참해 이름을 정한 우리나라 첫 달 탐사선 다누리는 오는 5일 오전 8시 8분(한국시간) 미국 플로리다 케이프커네버럴 우주군기지에서 스페이스X의 팔콘9 발사체에 탑재돼 발사된다.

다누리는 극저온·고온, 전자파 시험 등 우주 환경 모사 시험 및 표면 다층 박막 단열재(MLI) 장착 등 모든 장비의 점검이 마무리됐다.

한국항공우주연구원 연구자들이 오는 8월 발사를 앞둔 다누리에 대한 최종 점검 작업을 수행하고 있다. [자료=한국항공우주연구원] 2022.06.04 biggerthanseoul@newspim.com

총중량 678kg, 크기 2.14m x 1.82m x 2.19m인 다누리는 전용 특수 컨테이너에 실려 지난달 5일(한국시간) 한국항공우주연구원을 출발, 인천공항을 통해 발사장인 미국 플로리다 케이프커네버럴 미 우주군기지로 이송됐다.

 

다누리에 실리는 탑재체는 ▲감마선 분광기 ▲우주인터넷탑재체 ▲영구음영지역카메라(쉐도우캠) ▲자기장측정기 ▲광시야편광카메라 ▲고해상도카메라 등이다.

발사 후 미국 항공우주국(NASA)과의 협력을 통해 탄도형 달 전이방식(BTL) 궤적을 따라 항행하게 된다. 이 BTL 방식은 다른 궤적에 비해 이동거리가 길지만 연료를 상당량 절감할 수 있는 장점이 있다. 다만 발사 후 달까지 약 4.5개월 가량의 시간이 소요된다.

행성과 위성 사이에서 중력이 평형을 이루는 위치인 라그랑주 포인트에서 태양과 지구 중력을 활용해 지구방향으로 궤적을 수정하게 되며 지구로부터 최대 150만km까지 항행한 뒤 달에 접근하게 된다. 이때 2~9회의 궤적 조정이 예상된다.

발사체로부터 분리 이후 달 탐사선 전이궤적 및 달 궤도 진입과정 [자료=한국항공우주연구원] 2022.06.04 biggerthanseoul@newspim.com

이후 달 궤도에 오는 12월께 진입해 달 상공 100km에서 달 극지방을 지나는 원 궤도로 운용된다. 내년 1월께 달 궤도 진입 후 탑재체 초기동작 점검 및 본체 기능 시험 진행이 이뤄진다. 이후 2월부터 12월까지 정상적인 임무에 들어간다.

달 상공 100km의 임무 궤도를 하루 12회 공전하며 달 관측 및 과학기술 임무 수행, 안테나를 통한 관측 데이터 수신 등 임무를 진행한다. 달 탐사선의 안정적인 궤도 유지를 위한 거리 측정 및 궤도 기동을 수행하고 태양 입사각 변화에 따른 열 조건 유지를 위한 회전 기동도 수행한다.

다누리의 달 전이 과정 및 달 궤도 임무 수행은 한국항공우주연구원 임무운영센터의 관제를 통해 진행된다. 임무운영센터는 다누리 관제 및 운영을 총괄 통제하는 곳이다. 다누리 초기운영 관제를 위해 지금까지 6개월 가량 약 60명의 운영 인원이 참여한 가운데 총 6번, 216시간에 걸쳐 리허설을 실시하며 임무 수행을 준비해 왔다.

임무운영센터는 국내 최초로 구축한 심우주지상안테나(경기 여주, 직경 35m급) 및 NASA 심우주네트워크(DSN)와 연동되며 명령 전송, 상태 정보 수신, 임무 계획 수립, 궤도 결정, 기동계획 수립, 탑재체 데이터의 수신 및 배포 등을 수행하게 된다.

우리나라 달 탐사선 개발은 2007년 발표된 우주개발사업 세부실천로드맵에 담기면서 시작됐다. 당시 목표는 2017년부터 2020년까지 달탐사위성(궤도선) 1호 개발 후 2021년부터 2025년까지 달탐사위성(착륙선) 2호 개발에 나선다는 것이다.

다만 그동안 정권 교체 속에서 사업이 앞당겨졌다 미뤄졌다 하면서 올해 들어서야 달 탐사선을 발사할 수 있게 됐다. 다누리는 2가지 측면에서 의미가 남다르다. 먼저 미국과의 실질적인 협력을 한다는 점이 눈에 띈다. 

우리나라 첫 달탐사선인 다누리에 탑재돼 임무를 수행하는 미국 쉐도우캠의 예상도. [자료=한국항공우주연구원] 2022.06.04 biggerthanseoul@newspim.com

지난해 5월 27일 우리나라는 미국을 중심으로 한 아르테미스 약정(Artemis Accords)에 서명했다. 미국은 1970년대 아폴로 프로젝트 이후 50여년 만에 달에 우주인을 보내기 위한 유인 달탐사 프로그램인 '아르테미스 프로그램'을 진행하고 있다. 이를 추진하기 위해 위한 국제협력 원칙으로서 '아르테미스 약정'을 수립했다.

앞서 지난해 10월 NASA(미국)와 일본, 영국, 이탈리아, 호주, 캐나다, 룩셈부르크, UAE 등 국가가 약정에 서명했다. 한달 뒤에는 우크라이나가 추가로 참여했다. 이번 서명으로 우리나라는 아르테미스 약정의 10번째 서명국이 됐다. 이를 통해 한·미 양국 간 우주분야의 협력이 더욱 확대될 것으로 예상된다.

그 첫 협력이 바로 이번 다누리에서 시작된다. 이미 다누리는 NASA의 도움으로 개발이 진행됐으며, NASA의 쉐도우캠(ShadowCam)도 탑재해 아르테미스 프로그램에 기여할 계획이다. 쉐도우캠은 아르테미스 미션의 착륙 후보지 탐색을 위한 달 극지방 영구음영지역의 촬영을 담당할 예정이다.

또 하나는 우리나라가 독자적으로 심우주 탐사에 나서는 역사적인 임무를 수행한다는 점이다.

최소한의 연료를 탑재해 최대한의 효율을 높이기 위해 택한 궤도가 바로 탄도형 달 전이방식(BTL) 궤적이다. 지구로부터 150만km를 돌아 달에 접근하는 방식이다. 

이 궤적을 성공하기 위해서는 2~9회의 궤도수정 이외에도 달 접근 시 속도를 줄여 5차례에 걸쳐 포물선 궤도를 돌아 달 상공 100km 궤도에 안착해야 한다. 

과정마다 변수가 많아 순탄치 않은 여정이라는 얘기도 나온다. 뿐만 아니라 우리나라 입장에서는 처음으로 달 뒷면을 탐사하게 된다. 심우주 탐사의 전초기지라고 할 수 있는 달의 모든 지형을 조사한다는 점에서도 중요한 의미를 지녔다.

과학기술정보통신부 관계자는 "처음으로 심우주 탐사에 나설 수 있는 기회를 맞이 하게 된 역사적인 순간이 될 것"이라며 "달 탐사를 통해 향후 우리나라도 우주강대국과 다양한 우주 프로젝트를 공동으로 수행할 수 있을 것"이라고 기대했다.

biggerthanseoul@newspim.com

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"설계 불안정·시공단계 결함" 도림보도육교 붕괴 원인 '총체적 부실' [서울=뉴스핌] 조재완 기자 = 지난 1월 붕괴된 도림보도육교가 시공 단계부터 결함이 있었다는 정부 조사 결과가 나왔다. 교각의 구조 안정성과 유지 관리의 총체적 부실이 붕괴사고로 이어진 것으로 드러났다. 국토교통부는 최근 서울 영등포구 도림보도육교 붕괴 사고원인 조사를 마쳤다. 국토부는 지난 1월 3일 도림보도육교의 상부구조물(거더)이 내려앉은 붕괴 사고 직후 국토안전관리원 사고조사위원회(사조위)를 띄워 2달여 간 사고 원인을 조사했다. 30일 김병욱 더불어민주당 의원이 국토부로부터 보고받은 조사 결과에 따르면 도림보도육교는 준공 초기부터 꺼짐 현상이 발생했고 준공 후에도 붕괴 징후가 여러 차례 있었지만 보수 관리가 제대로 이뤄지지 않았다.  사조위는 "시공 중 가벤트 제거시 솟음량(처짐)에 문제가 있었고, 준공 후 상현재 탄성받침의 이동 제한장치 파단 등 손상이 있었음에도 불구하고 처짐 발생이 안정화됐다고 판단해 주기적인 모니터링과 면밀한 검토가 이뤄지지 않았다"고 판단했다. [서울=뉴스핌] 정일구 기자 = 지난 1월 3일 서울 영등포구 도림보도육교에 꺼짐 현상이 발생해 통행이 제한되고 있다. 영등포구와 경찰 등에 따르면 이날 오전 1시40분께 영등포구 도림동과 신도림역을 잇는 도림보도육교가 내려앉아 육교와 하부 자전거도로·산책로가 전면 통제됐다. 2023.01.03 mironj19@newspim.com 도림육교 처짐 현상은 개통 전부터 있었다. 시공 단계였던 2016년 4월 12일 가벤트(임시교각)를 철거하자마자 즉각 처짐 현상이 발생했다. 당시 거더가 19.9cm 꺼졌는데, 이미 설계 단계서 우려했던 처짐량(강재자중에 따른 처짐·20.65cm)과 별반 차이 없는 수준이었다고 사조위는 지적했다. 개통 전부터 교각 처짐량이 예상 최대치에 근접했던 것이다. 개통 한달 뒤인 2016년 5월, 영등포구청과 시공사 등은 안전점검에 나섰지만 당시 설계사 측은 구조물 안전성에 문제가 없다는 진단 결과를 냈다. 처짐 현상은 이후에도 계속됐다. 개통 9개월 만인 2017년 1월 교량 받침대가 결국 중앙부 처짐을 이기지 못하고 파손됐는데, 기온이 급격히 떨어지자 구조물이 수축되면서 받침대가 이탈한 것이다. 사조위 조사에 따르면 당시 교각 처짐량은 44.5cm에 달했다. 설계시 예상한 처짐량의 2배 수준이다. 이때부터 장기 모니터링이 필요했다는 게 사조위 판단이다. 받침대 파손 사고 직후 영등포구청은 안전점검을 실시했지만 이번에도 구조물 이상이 없다는 결과가 나왔다. 구청은 받침대만 교체 보수했다.  도림육교는 지난해 12월 정기안전점검에서도 겨울철 수축 현상으로 구조물이 움직였다는 진단을 받았지만 이에 대한 대응은 없었다. 이로부터 한달도 채 지나지 않아 육교 양단부 교량 받침대가 이탈하면서 다리 전체가 내려앉았다. 복합교량인 도림육교의 설계 구조 자체가 불안정했다고 사조위는 분석했다. 육교는 미적 효과를 높이기 위해 아치교 특성을 반영한 거더교로 설계됐다. 그러나 아치 교량의 특성이 설계 단계서 충분히 반영되지 않았다고 사조위는 진단했다.  사조위는 "도림육교는 일반 거더교와 아치교의 중간 형태 구조임에도 불구하고 휨 모멘트가 가장 크게 발생하는 경간중앙부의 강성이 가장 약하고, 지점부로 갈 수록 큰 강성을 가졌다"고 지적했다. 힌지지점부 변위와 좌굴 발생 가능성 등에 대한 보다 면밀한 검토가 필요했다는 설명이다. 사조위는 "육교 힌지지점부의 외측 변위 발생으로 기하학적 형상이 바뀌면서 부재의 축력이 증가했고, 이로 인해 힌지가 추가 이동했을 것"이라며 "중앙부 처짐이 추가 발생하는 현상이 반복되면서 점차 솟음량이 감소했을 것"으로 분석했다. 이어 "붕괴 직전 상현재의 받침은 수축방향으로 이동이 제한된 상태였고, 온도 하강으로 받침의 사이드블록을 고정하는 볼트가 파단되면서 교량이 붕괴됐다"고 봤다.  이 같은 사고 재발을 막기 위해선 교량의 구조 형식과 안정성에 대한 검토를 강화하고 주기적인 점검 등 모니터링이 수반돼야 한다는 것이다. 사조위는 "일반적으로 아치 부재의 구조적 특성이 반영되려면 지점부 변위가 발생하지 않는 기초 구조가 돼야 하며, 지점 변위를 허용한다면 아치 솟음을 충분히 감안한 계획이 수반돼야 한다"고 강조했다. 또 "준공 초기부터 문제점이 발생된 시설물에 대해선 그 문제에 대한 주기적인 점검과 계측 등의 모니터링이 수반될 필요가 있다"는 의견을 냈다.   chojw@newspim.com 2023-03-30 15:42
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