누리호 5차 발사, 민간 자립 운용 시험대…한화에어로 관제 전면 등판

[서울=뉴시스]윤현성 기자 = 다음달 7일 발사를 앞둔 누리호 5호기는 외형만 보면 앞선 누리호와 크게 다르지 않다. 하지만 위성을 싣고 궤도에 풀어놓는 방식과 발사운용 체계는 이전보다 한층 복잡해졌다.

주탑재위성 5기를 처음으로 한 번에 싣는 데 맞춰 저충격 분리장치와 부탑재체 어댑터가 새로 적용됐고, 민간 체계종합기업의 발사관제 참여도 실제 콘솔 운용 단계까지 확대된다.

우주항공청과 한국항공우주연구원은 15일 누리호 5차 발사에 앞서 기자간담회를 열고 이번 발사의 주요 임무 및 이전 발사와의 변경 사항 등에 대해 설명했다.

 누리호 5차 발사는 오는 10월7일 낮 12시23분부터 오후 1시23분 사이 전남 고흥 나로우주센터에서 진행될 예정이다.

임무 목표는 고도 약 570㎞ 태양동기궤도에 주탑재위성 5기와 부탑재 큐브위성 10기 등 총 15기를 투입하는 것이다. 4차 발사 당시 주탑재위성 1기와 큐브위성 12기 등 13기를 실었던 것보다 탑재 위성 수가 늘었다.

누리호 5차의 가장 큰 변화는 주탑재위성이 1기에서 5기로 늘어난 것이다. 4차 발사까지는 하나의 주탑재위성을 중심으로 임무를 구성했지만, 이번에는 동일한 초소형군집위성 5기를 차례로 분리해야 한다.

이를 위해 5번째 누리호는 발사체 본체 설계는 가급적 기존 기체와 비슷하게 유지하되, 위성을 싣는 상단부는 임무에 맞게 손질됐다.

우선 주탑재위성 분리 과정의 충격을 줄이기 위해 '저충격 위성분리장치(LS PSD)'가 새로 개발·적용됐다. 기존 누리호의 소형 위성분리장치를 기반으로 일체형 클램프밴드 방식을 적용한 장치다. 클램프밴드는 발사 과정에서 위성을 발사체에 단단히 묶어 고정했다가 목표 궤도에 도달하면 풀어 위성을 분리하는 띠 형태의 결합장치다.

항우연은 해외 발사체 수준으로 분리 충격을 낮추는 것을 목표로 이 장치를 개발했다고 강조했다.

박종찬 항우연 누리호고도화사업단장은 간담회에서 기존 분리시스템이 충격응답스펙트럼(SRS) 기준 약 2000G 수준이었다면 새 저충격 시스템은 약 절반인 1000G 수준이라고 설명했다.

저충격을 구현한 핵심은 클램프밴드를 풀어주는 개방장치 내부의 양방향 나사산 구조다. 화약으로 장치를 작동시키면 나사산이 반대 방향으로 빠르게 회전하면서 위성을 잡고 있는 클램프밴드를 풀어줘 충격을 줄이는 방식이라는 설명이다.

부탑재위성 10기를 함께 싣기 위한 부탑재체 어댑터(ESPA)도 적용됐다. 이에 따라 5차 발사의 위성부 중량은 약 1071㎏으로, 4차 당시 약 960㎏보다 111㎏ 늘었다. 이 가운데 위성사출장치와 어댑터 중량이 365㎏에서 475㎏으로 증가했다. 여러 위성을 안전하게 싣고 분리하기 위한 구조가 커진 영향이다.

분리 시퀀스도 훨씬 촘촘해진다. 누리호는 이륙 약 13분30초 뒤 초소형군집위성 2호를 먼저 분리하고 이후 35~40초 간격으로 3~6호를 차례로 궤도에 놓는다. 주탑재위성 5기 분리가 끝나면 약 10초 간격으로 큐브위성을 2기씩 동시에 사출한다.

특히 주탑재위성끼리 부딪히는 것을 막기 위해 발사체 상단의 자세를 제어해 5기를 서로 다른 방향으로 분리하는 시퀀스가 적용된다. 모든 큐브위성까지 분리한 뒤에는 누리호 상단과 위성이 다시 접근하는 것을 막기 위한 충돌회피 기동도 수행한다.

단순히 목표 고도에 도달하는 것뿐 아니라 다수 위성을 계획한 순서와 방향으로 안전하게 풀어놓는 것까지 발사체 임무가 넓어진 셈이다.

비행안전 기준도 세분화됐다. 유인우주선과의 근접회피 분석에서 기존 '200㎞ 이상 거리 확보' 기준에 더해 진행방향 200㎞·수직방향 50㎞ 이상을 확보하는 기준과 충돌확률 0.0001% 이하 기준이 추가됐다.

기존 기준을 우선 적용하되 세 기준 가운데 하나를 충족하면 발사가 가능하도록 해 발사 가능 시간대를 보다 유연하게 확보하려는 취지다.

하드웨어뿐 아니라 '누가 누리호를 운용하느냐'도 달라진다. 누리호 4차에서는 체계종합기업이 발사운용에 참여했지만 실제 콘솔 조작은 항우연이 맡은 바 있다.

 5차에서는 체계종합기업인 한화에어로스페이스 인력 23명이 발사통제센터(LCC) 22개 콘솔 가운데 20개 콘솔에 참여하고, 이 가운데 18명이 콘솔을 직접 운용한다. 항우연은 관리·감독 역할을 맡는다.

이는 누리호 고도화사업의 또 다른 목표인 민간 기술이전의 범위가 제작·총조립에서 실제 발사운용으로 넓어지는 단계다. 체계종합기업은 누리호 4~7차 발사운용에 참여하며 경험을 축적하고, 고도화사업 이후 후속 발사를 민간 주도로 수행하기 위한 역량을 확보하게 된다.

결국 5차 발사는 단순히 위성 수가 늘어난 발사가 아니다. 누리호가 여러 위성을 한 번에 싣고 서로 충돌하지 않게 정밀하게 분리하는 능력, 더 낮은 충격으로 위성을 궤도에 내보내는 능력, 민간이 실제 발사관제에 참여하는 체계까지 한꺼번에 검증하는 무대다.

반복 발사를 통한 신뢰성 확보라는 누리호 고도화사업이 '같은 로켓을 다시 쏘는 것'을 넘어 임무와 운용 능력을 넓히는 단계로 접어드는 셈이다.   

박재성 우주항공청 우주수송부문장은 "현재까지 누리호 5차 발사 준비는 순조롭게 진행되고 있다"며 "우주항공청과 관계기관은 성공적인 발사를 위해 마지막 순간까지 발사 준비에 만전을 기하도록 하겠다"고 말했다.


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