[서울=뉴시스]윤현성 기자 = 우리나라의 달 궤도선 '다누리'가 마침내 달을 품었다. 145일, 594만㎞의 항행 끝에 무사히 달 임무궤도에 올라타면서 다가오는 새해부터 1년 간의 달 탐사 임무를 수행하게 된다. 그간 다누리가 달까지 항행하는 과정과 향후 임무는 10년 뒤 달 착륙선, 33년 뒤 화성 탐사선 발사를 위한 중요한 기반이 될 전망이다.

28일 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원에 따르면 다누리는 전날 오후 6시 달 궤도 진입 최종 성공이 확인됐다. 다누리는 지난 26일 3차 임무궤도 진입기동을 수행한 결과 임무궤도인 달 상공 100㎞±30㎞를 시속 1.62㎞의 속도로 약 2시간마다 공전하고 있다.

◆다누리, 145일 간 594만㎞ 거쳐 달 도착…모든 기동 '퍼펙트'

지난 8월5일 오전 8시8분 발사된 다누리는 이달 17일 달에 도착하기까지 총 4회의 궤적수정기동(TCM)을 수행했다. TCM은 추력기를 이용해 다누리의 속도와 방향을 당초 설계한 전이궤적으로 조정하기 위해 이뤄진다. 당초 항우연은 총 9회의 TCM을 계획했으나 성공적 궤적 수정으로 최종 4회로 회수를 대폭 줄였다.

이달 17일 달에 도착한 다누리는 곧바로 달 궤도에 진입하기 위한 1차 달 궤도진입기동(LOI)까지 성공적으로 마쳤다. 이후 달 중력에 포획되면서 근월점 109㎞(달-다누리 최단거리), 원월점 8920㎞(달-다누리 최장거리), 공전주기 12.3시간의 타원궤도를 형성했다.

다누리는 역시 성공적인 항행을 바탕으로 5회로 예상됐던 LOI도 3회로 줄였다. 항우연은 1차 LOI 분석 결과 당초 계획한 5회의 기동 중 2-3차 기동과 4-5차 기동을 각각 통합했다.

5회의 기동을 모두 실시할 경우 2~3일에 한번씩 기동을 수행해야 하는 만큼 궤도 데이터를 분석할 여유가 없었는데, 1차 LOI의 대성공으로 전체 회수를 줄이는 대신 데이터를 더 충분히 분석하는 게 유리할 것이라는 판단이 나왔기 때문이다. 이같은 항우연의 판단이 적중하면서 다누리는 26일에 마지막 진입 기동을 수행했고, 예상보다 이틀 빠르게 달 궤도에 안착하게 됐다.

◆연료 소모량도 항우연 예상 그대로…세부 조정기동도 불필요

항우연의 계획이 멋지게 들어맞은 것은 이뿐만이 아니다. 항우연은 1~2개월의 비행기간이 소요되는 '위상전이궤적(페이징 루프)' 방식으로 다누리를 달에 보낼 계획이었으나, 준비 과정에서 다누리 설계 중량이 늘어나면서 불가피하게 연료를 더 적게 소모하는 대신 4개월의 시간이 걸리는 'BLT 궤적'으로 방식을 바꿨다.

그 결과 주요 진입기동을 모두 마무리한 현 시점에서 다누리는 총 연료량 260㎏ 중 167㎏(65%)의 연료를 사용했고, 남은 연료량인 93㎏으로 1년 간 임무를 수행하게 된다.

이에 대해 김대관 항우연 달탐사사업단장은 "저희가 계획했던 TCM과 LOI가 모두 완벽하게 맞아떨어졌다. 남아있는 연료량은 1년 임무치로 충분할 것으로 예상된다"며 "원래 계획했던 페이징 루프보다 약 15% 정도 연료를 절감할 수 있었다"고 설명했다.

아울러 항우연은 오는 30~31일 다누리의 궤도 오차 보정을 위한 세부 조정기동도 계획했으나 현재까지 다누리의 기동이 완벽하게 성공적으로 이뤄져서 추가 기동을 수행할 필요가 없는 것으로 보고 있다.

◆1월 중 탑재체·본체 기능 시험…2월부터 1년간 '심우주 인터넷' 등 임무 수행

이제 다누리는 1월 중 탑재체 기능 초기동작 점검 및 본체기능시험, 오차 및 왜곡 조정 작업 등을 진행하게 된다.

현재까지는 다누리가 완벽한 항행을 선보였지만 실제 임무 과정에서는 설계단계에서 예측했던 온도 환경, 중력의 굴곡, 탑재체 간 간섭 등의 변수가 생길 수 있다. 그렇기에 1월 한 달을 시운전 기간으로 설정하고 변수에 대한 충분한 검증을 거쳐 시나리오를 보완한다는 계획이다. 항우연은 이같은 예상 변수 외에는 추가적인 문제는 발생하지 않을 것으로 전망하고 있다.

이같은 과정까지 모두 마치면 2월부터 본격적인 임무가 시작된다. 다누리에는 고해상도카메라, 광시야편광카메라, 자기장측정기, 감마선분광기, 우주인터넷, 섀도우캠 등 6개의 탑재체가 실려있는데, 이같은 탑재체를 각각 활용해 6가지의 주요 임무를 수행하게 된다.

과기정통부와 항우연은 톤 단위에 달하는 타국의 탑재체에 비해 중량이 678㎏에 불과한 다누리가 6개의 탑재체를 동시에 운용한다는 것 자체가 경쟁력을 보여주는 것이라고 강조하기도 했다.

탑재체를 활용한 다누리의 임무는 ▲달 착륙선 후보지 탐색 ▲달 표토입자 분석 및 티타늄 분포지도 작성 ▲달 자기장 측정을 통한 달 생성 원인 연구 ▲달 표면 자원 지도 및 달 우주방사선 환경지도 작성 ▲심우주탐사용 우주인터넷 기술 시험 ▲미국의 달 남극 유인착륙 후보지 탐색 등이다.

이 가운데 편광영상 카메라를 활용한 달 표면 촬영, 심우주 인터넷 기술(DTMPL) 검증은 그간 우주 개발 선진국들도 수행하지 않은, 한국이 최초로 수행하는 임무가 될 전망이다.

그간 달의 편광영상은 지구에서 촬영돼왔지만 100㎞ 고도에서 고해상도 카메라로 달 편광영상을 찍는 것은 다누리가 처음이다. 나아가 다누리는 달을 공전하면서 달 뒷면의 편광영상까지 촬영할 예정인데, 이를 통해 달 전체의 편광영상까지 우리나라가 최초로 만들어낼 것으로 기대된다. DTMPL이라 불리는 우주인터넷 기술을 달에서 실질적으로 검증·시험하는 것도 다누리가 최초다.

◆다누리 달 궤도 안착, 韓 중장기 우주 계획 첫 단추 꿰…심우주 탐사 기술 확보

과기정통부와 항우연은 이번 다누리의 달 궤도 안착 성공이 우리나라의 중장기 우주 계획을 실현할 수 있는 토대를 만들었다는 점에서 그 의의가 크다고 강조했다. 다누리가 성공하면서 오는 2032년 달 착륙선을 발사하는 목표가 '현실적' 목표가 된 셈이다.

오태석 과기정통부 제1차관은 "달 착륙선과 관련한 궤적 설계, 항해, 관제, 심우주 통신 등 무엇보다 중요한 기본 기술을 이번에 다 해봐서 그 첫 단추를 꿰게 됐다. 달 착륙선 개발을 본격적으로 할 수 있게 된 것"이라며 "최근 발표한 우주개발진흥기본계획을 통해 2032년 달 착륙, 2045년 화성 탐사까지 말씀드렸는데 그런 중장기적 목표를 실현해나갈 수 있는 토대가 됐다. 현재 우주탐사, 우주과학 관련 프로젝트에 대한 다양한 의견이 나오고 있는데 이를 종합해서 우주탐사 50년 장기 로드맵을 만드는 작업도 내년부터 빠르게 추진할 계획"이라고 말했다.

김대관 달탐사사업단장은 "그간 지구 중력장 내에서의 궤도 변화, 그 궤도 안에서의 임무 운영 위주로 성과를 냈다면 다누리는 지구 중력이 아닌 다른 천체의 중력장으로 들어가는 기술"이라며 "이런 측면에서 다누리의 LOI 자체가 향후 저희가 추진해야 하는 심우주 탐사의 핵심 기술이라고 생각된다. 다누리를 통해 앞으로 심우주 탐사에 활용해야 할 기술들을 확보했다는 점에서 이번 성공의 의미가 크다"고 강조했다.

한편 다누리가 달 임무궤도 안착에 최종 성공하면서 우리나라도 소련(러시아), 미국, 중국, 유럽, 일본, 인도 등에 이어 세계 7번째 달 탐사국에 이름을 올리게 됐다.


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