한국형 발사체 누리호(KSLV-ll). 고흥=사진공동취재단정부가 25일 누리호 2차 발사 일정을 발표하면서 성공 가능성에 다시 관심이 모이고 있다. 이번에 성공하면 한국은 미국 중국 러시아 유럽 인도 일본에 이어 우주강국의 대열에 들어서게 된다.
지난해 10월 21일 1차 발사한 누리호는 목표고도인 700킬로미터에는 도달했지만 3단부 엔진의 연소가 계획보다 조기 종료되면서 위성모사체가 궤도에 안착하지 못했다.
누리호발사조사위원회는 누리호가 비행하는 동안 3단 산화제탱크 안의 헬륨탱크 고정지지부가 풀린 것이 실패의 원인이라고 지난해 12월 분석했다.
누리호 비행 중 산화제탱크 내 헬륨탱크에 가해지는 액체산소의 부력이 상승하자 헬륨탱크 고정장치가 풀리면서 헬륨탱크가 고정된 상태에서 이탈한 것이 주요 원인이라는 것이다.
헬륨탱크가 이탈하면서 헬륨이 누설되고 산화제탱크에도 균열이 발생하면서 연료를 태우는 역할을 하는 산화제가 새나가 3단엔진에 제대로 공급되지 않았다는 것이다.
이 때문에 3단 엔진으로 유입돼야 하는 산화제의 양의 줄어들면서 3단 엔진의 연소가 계획보다 일찍 종료된 것이라고 조사위원회는 판단했다.
전남 고흥군 나로우주센터 우주과학관에 마련된 프레스센터에서 발사체추진기관개발부 오승협 부장이 누리호 발사 관련 브리핑을 하는 모습. 한국항공우주연구원 제공조사위원회는 누리호가 비행할 때 부력이 증가할 것이라는 점에 대한 고려가 설계 당시 부족했다며 설계 오류라고 분석한 바 있다.
누리호가 비행할 때 최대 4.3G(표준 중력 가속도 단위 1G는 지상에서의 중력)의 가속도가 발생하는데 이 때 부력을 고려하지 않고 고정장치를 설계했다는 것이다.
이같은 분석에 따라 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원은 헬륨탱크 고정장치에 대한 설계를 변경한 뒤 제품 제작과 시험을 거쳐 헬륨탱크에 가해지는 부력에 견딜 수 있다는 점을 확인했다고 설명했다.
기존에는 마찰력을 이용해 헬륨탱크를 고정했다면 이번에는 기계식으로로 개선했다는 것인데 쉽게 말하면 나사로 조였던 것을 걸쇠로 고정해 안정성을 높였다는 뜻이다.
이와 함께 누리호 비행 때 4.3G의 가속도가 발생한다는 점을 지난 1차 발사에서 확인한 만큼 2차 발사에서는 4.3G의 1.5배까지 견딜 수 있도록 구조를 보강했다.
산화제탱크를 덮는 탱크덮개도 강화했다.
산화제탱크 안에서 고정장치가 풀려 이탈한 헬륨탱크가 산화제탱크 안을 돌아다니며 부딪히는 과정에서 탱크덮개가 취약하게 설계됐다는 점을 파악했기 때문이다. 이에 따라 탱크덮게의 두께를 좀 더 두텁게 했고, 무게는 9킬로그램 정도 늘렸다.
항우연 고정환 한국형발사체개발본부장은 "현재 헬륨탱크가 풀린 것 외에는 크게 문제가 되는 부분은 없는 것으로 확인하고 있다"며 "지난 1차 발사 때 많을 부분을 검증했고 그 때 문제가 있었던 부분은 이미 개선을 하고 있기 때문에 3차 발사는 성공률이 매우 높을 것으로 생각한다"고 전망했다.
앞서 누리호는 지난해 1차 발사 때 이륙과 1단 분리, 탑재체를 보호하는 덮개(페어링) 분리, 2단 분리, 3단 엔진 점화 등을 거쳐 700킬로미터 고도에서 위성모사체를 분리했다.
하지만 3단에 있는 7톤급 액체엔진의 연소가 당초 계획했던 521초보다 46초 짧은 475초만에 조기 종료되면서 위성모사체가 제 궤도에 안착하지 못하는 절반의 성공에 그쳤다.