누리호 '완벽한 성공' 데드라인은 665~735km

　

YTN라디오(FM 94.5) [YTN 뉴스FM 슬기로운 라디오생활]

□ 방송일시 : 2022년 6월 21일 (화요일)
□ 진행 : 이현웅 아나운서
□ 출연 : 장영근 한국항공대 항공우주기계공학부 교수

* 아래 텍스트는 실제 방송 내용과 차이가 있을 수 있으니 보다 정확한 내용은 방송으로 확인하시기 바랍니다.

◇ 이현웅 아나운서(이하 이현웅): 슬기로운 라디오생활 1부, 이슈인터뷰로 문을 엽니다. 날씨와 부품 고장으로 두 차례 발사가 미뤄진 한국형 발사체 ‘누리호’가 바로 오늘 비행에 재도전합니다. 오늘은 성공할 수 있을까요. 자세한 상황 알아보겠습니다. 미사일 분야의 권위자시죠, 한국항공대 항공우주기계공학부 장영근 교수 연결돼 있습니다. 교수님 안녕하세요?

◆ 장영근 한국항공대 항공우주기계공학부 교수(이하 장영근): 안녕하세요.

◇ 이현웅: 누리호, 나로호 헷갈리시는 분들 많더라고요 오늘 대통령 출근길 기자회견 질문 때도 그랬고 같은 목적을 가진 건가요.

◆ 장영근: 두 개 다 인공위성을 궤도에 올려놓기 위한 목적으로 쓰는 인공위성 발사체입니다. 그런데 나로호는 실질적으로 2단으로 구성이 돼 있었는데 1단이 단일 엔진이 170톤짜리 추력을 낼 수가 있어요. 굉장히 큰 엔진이고요. 그 당시에는 러시아 기술을 다 도입을 했고요. 우리가 2단 고체 로켓 모터는 국내에서 만든 겁니다. 전체를 발사체로 통합하고 운용하는 건 러시아가 다 주도적으로 해 줬고요. 그때 기술을 배워서 그걸 기반으로 해서 우리가 이번에 누리호는 우리가 우리 기술로 개발을 하고 로켓 엔진을 발사, 운영도 우가 개발을 해서 지금 하고 있죠.

◇ 이현웅: 그래서 한국형 발사체라고 부르는 거고 성공에 더 많은 염원이 담기는 이유이기도 한 것 같습니다. 지난번에 기체 이상으로 발사가 미뤄진 지 닷새 만에 다시 재도전에 나서는 건데 지난번에 구체적으로 문제가 뭐였던 건가요.

◆ 장영근: 1단의 산화제 탱크 안에 산화제가 액체산소인데요. 보통 산소는 기체이지 않습니까. 그런데 액체를 유지하려면 영하 183℃를 유지를 해야 합니다. 그래서 영하 183℃를 유지하면서 탱크 안에 산화제 탱크 안에 집어넣어 충전을 시켜줘야 하는데요. 그때 정확하게 얘가 얼마나 들어갔는지 확인을 해줘야 합니다. 우리가 보통 자동차에도 보면 연료 게이지가 있지 않습니까 연료가 얼마 정도 남았다. 이런 걸 예측을 할 수가 있지 않습니까 마찬가지로 산화제 탱크에도 산화제가 들어가 있는 것이 어느 정도 목표한 대로 들어갔는지 확인해 주는 레벨 센서입니다. 어느 정도로 들어갔는지 체크하는 센서인데 지난주에 센서가 전체 발사체가 눕혀 있을 때나 기립을 시켰을 때나 똑같은 값을 유지하면 안 됩니다. 왜냐하면 이게 수위 센서이기 때문에 다른 값을 보여줬는데 똑같은 값을 나타내니까 뭔가 오작동이 된 겁니다. 좀 이상이 있다. 그 당시에 지난주에 여러 가지 논란이 많았죠. 센서가 잘못됐으면 산화제 탱크가 바로 2단 엔진 밑에 있습니다. 그러다 보니까 1단과 2단을 분리해야 한다 그래서 굉장히 오랜 시간이 걸릴 수 있다. 이런 얘기도 했고요. 그런데 막상 지난주에 보통 1단에 점검창이 있습니다. 점검창이라는 게 밖에서 오면 그걸 열고서 들어갈 수가 있는데요. 발사체가 직경이 한 1단위 3.5m이고 길이가 거의 20m 가까이 되니까 실제 거의 사람이 안으로 점검창을 통해서 들어갈 수가 있어요. 굉장히 크니까 들어가서 보니까 실질적으로 센서에 오류가 있다는 것을 확인을 했고 분리를 해야 되나 생각을 했는데 마침 전기부분에서만 코어 부분이 이상이 있었고 코어부분은 분해하지 않아도 밖에서 볼펜 심 갈듯이 교체가 가능해서 간단하게 교체를 한 거죠. 그래서 이번 주에 발사하게 된 겁니다.

◇ 이현웅: 이걸 또 자동차 게이지로 비유를 해주시고 볼펜 심 교체하듯이 또 비유를 해 주시니까 이해가 훨씬 더 쉽습니다. 아주 쉬운 설명 감사드리고 그렇다면 그 교체 그리고 다 완비가 된 거죠.

◆ 장영근: 준비가 됐고 어제 발사 준비를 여러 가지 했죠. 발사체 조립동에서 발사대로 이송을 해서 기립을 시켰고요. 그러고 나서 언빌리컬 타워라고 옆에 보면 한 47m짜리 높이의 타워가 있어요. 거기다 세워서 발사체에 각종 통신이라든가 전기라든가 연료 산화제 공급 라인 이런 것들을 다 연동을 시켜야 합니다. 그 작업을 어제 했고 연료하고 산화제가 공급을 하는데 오늘 충진을 하는데 거기에 새는 곳이 없는지 막히는 곳이 없는지 기밀시험도 어제 했고요. 오늘 아침에 종합적으로 점검을 다시 하고 조만간 연료하고 산화재 충진을 위한 준비를 할 겁니다.

◇ 이현웅: 외부적인 날씨 같은 변수가 없다고 그러면 쏘아 올릴 준비는 완벽히 다 된 거라고 보면 될까요.

◆ 장영근: 그렇죠. 보통은 우리가 발사 직전에 많이 연기를 다시 하는 이유가 기상 상황 변화예요. 예를 들면 미국에 플로리다의 케이프 캐너베럴의 케네디 우주센터 같은 데 보면 해변가라 굉장히 날씨가 왔다 갔다 해요. 그러다 보니까 종종 그런 기상 상황 때문에 어떤 때는 연료와 산화제를 주입시켜 놓고 갑자기 날씨가 변해서 발사를 못 한 적도 있습니다. 그런 정도인데 우리는 지금 현재 고흥의 날씨가 바람도 안 불고 그다음에 구름도 아마 전기를 띤 구름 낙뢰라고 그러는데요. 이런 구름도 별로 없고요. 다만 장마철이니까 구름이 좀 껴 있는데 그런 정도면 큰 문제가 없다. 현재는 그래서 아마 발사가 가능할 겁니다.

◇ 이현웅: 일단 발사까지는 현재로써는 큰 이상은 없어 보인다는 말씀이신 거죠.

◆ 장영근: 그렇지만 우리가 발사 전까지는 계속 지속적으로 점검을 합니다. 실제로 오늘 계속 연료산화제를 주입하다가 또 연료산화제 주입하는 데 뭔가 문제가 발생할 수도 있어요.

◇ 이현웅: 예상치 못한 문제가 또 발생할 수 있군요.

◆ 장영근: 옛날 나로호 3차 발사 때 2012년 11월에 그런 경우가 있었어요. 실제 연료 공급 라인에서 문제가 생겨서 그 당시에 한 두 달 정도 다시 해서 했죠. 그런 적도 있었습니다.

◇ 이현웅: 작년 10월에 이루어졌던 1차 발사 때랑 달라진 점을 꼽으면 이번에는 실제 성능을 하는 위성이 실린다고 들었습니다.

◆ 장영근: 작년에는 쉽게 얘기하면 알루미늄 덩어리를 그냥 1.5톤짜리를 얹어서 쏜 겁니다.

◇ 이현웅: 모형이었어요.

◆ 장영근: 그걸 목합이라고 그러고 덤이라고 그러는데 그런데 이번에는 실질적으로 성능 검증 위성이라고 그 자체만은 한 162km 정도 되는데요. 그거를 넣어서 그게 여러 가지 기능이 있어요. 올라가면 예를 들면 거기에 gps 수신기를 달아서 자기의 궤도를 분석할 수 있게 해 주고요. 그다음 카메라를 설치해서 실질적으로 그 안에 대학에서 개발한 큐브세트 4개를 장착하고 있는데 계속해서 일주일 뒤부터 사출을 합니다. 분리합니다. 사진도 촬영을 하고요. 여러 가지 카메라도 들고 있는 거죠. 그다음에 실질적으로 gps 리시버가 있다는 얘기는 정확하게 원하는 궤도에 진입을 시켜줘야 되는데 현재 항우연에서는 700km 고도에서 약 5% 정도의 오차를 인정하는 것으로 해서 5%면 35km죠. 그러면 결국 고도가 665에서 735km 정도 내에 들어가서 성공적으로 진입이 되면 성공이다. 그렇게 데드라인을 정해놓은 겁니다. 현재는

◇ 이현웅: 이 위성도 정식 버전이라기보다는 약간의 데모 버전 위성이긴 한 거네요.

◆ 장영근: 큰 임무를 몇 년씩 하는 보통 인공위성은 요새는 짧게는 2, 3년에서 10년 이상 임무 수명하는 위성들이 많아요. 그런 위성은 아니고요. 문자 그대로 우리가 발사체의 생명을 검증을 할 수 있는 궤도 진입 정확도라든가 이런 걸 검증을 할 수 있는 위성이다. 이렇게 보시면 됩니다.

◇ 이현웅: 그러면 지금 우리 기술이 그런 위성을 못 만들어서인가요 아니면 이번에 발사를 보고 다음에 실어서 보내겠다. 이런 건가요.

◆ 장영근: 위성은 원래 작년하고 올해 두 번에 걸쳐서 발사하는 걸 시험 발사라고 그래요. 그러니까 이번에는 그냥 쉽게 얘기하면 버려도 되는 혹시라도 사고가 나서 문제가 되면 큰 손해는 안 보는 거죠. 그런데 만약에 이게 실험급으로 3년, 5년, 10년 이렇게 쓰겠다. 그런 위성들은 비용이 많이 들잖아요. 그런데 이런 위성을 쏘게 되면 로켓이 실패를 하게 되면 날아가는 거죠. 그냥 그리고 보험도 안 들어집니다. 새로운 발사체는 리스크가 크니까

◇ 이현웅: 실제 보험이 있기는 있어요.

◆ 장영근: 인공위성 발사체 보험이 다 있죠.

◇ 이현웅: 보험도 있는데 이런 시험 발사 때에는 적용이 안 된다.

◆ 장영근: 안 들어주죠. 보험회사에서

◇ 이현웅: 그런 게 있군요.

◆ 장영근: 리스크가 너무 크니까

◇ 이현웅: 만약에 이번에 성공을 하게 되면 우리의 다음 과제는 진짜 성능을 하는 위성을 실어서 보내는 건가요.

◆ 장영근: 그렇죠. 그다음에는 지금 이번에 성공을 하면 내년부터 2027년까지 4번에 걸쳐서 그렇게 많은 숫자는 아니죠. 5년에 4번이니까 그래서 그걸 계속해서 발사를 할 예정이고요. 1년에 한 번 정도 그 위성들은 대부분 다 그냥 실제로 임무를 가지고 쓰는 위성입니다. 현재는 차세대 소형 위성이라든가 이렇게 100kg짜리 소형 위성 초소형 위성을 개발하고 있는데요. 그거를 군식으로 해서 몇 개씩 발사하는 계획을 가지고 있습니다.

◇ 이현웅: 그렇군요. 작년 10월로 잠깐 돌아가 봐서 1차 발사 때 보면 발사는 성공을 했지만 최종 목표까지는 달성하지 못했다는 평가가 나왔었잖아요. 당시의 한계는 뭐였나요.

◆ 장영근: 작년에는 우리가 인공위성 발사체라는 건 흔히들 ICBM하고 많이 비교를 하는데요. 성격이 다릅니다. 그러니까 로켓 기술을 쓰는 건 똑같은데요. 예를 들면 실제 임무에 따라서 궤적이 다르고요. 발사할 때 궤적 자체가 다른 거죠. 그래서 작년 같은 경우 발사체로 1단, 2단, 3단을 놓는 것은 각 단위 원하는 속도를 단 불릴 때마다 내줘야 합니다. 이 비행체를 그래서 최종적으로 고도가 700km에서 물체가 계속해서 지구 주위를 추가의 동력 없이 돌려면 초속 7.5km 정도 엄청난 속도죠. 그 정도면 마가 한 22.2쯤 됩니다. 음속에 그런 속도를 인공위성에 줘야 인공위성이 떨어지지 않고 돌게 됩니다. 그런데 작년에는 1단, 2단은 성공적으로 초속 4.3km까지 줬어요. 2단까지는 그런데 마지막으로 합해서 7.5를 줘야 되는데 불행하게도 3단에 산화제 탱크가 문제가 있었어요. 왜냐하면 그 안에 가압제 탱크라고 힐림탱크라고 있었는데 그게 액체산소 속에 들어가 있다보니까 얘가 가속을 하지 않습니까 올라갈 때 엄청난 속도로 가속을 하는데 그러면 액체가 부력이 생기잖아요. 그 부력 때문에 산화제 탱크 안에 들어가 있는 헬륨탱크가 지지부가 떨어져 나가게 됐어요. 힐림탱크가 산화제 탱크 안에서 여기저기 돌아다니면서 산화제 탱크를 부딪혔죠. 산화제 탱크가 균열이 간 거고요. 그러면서 산화제가 새버린 거죠. 충분한 연소를 못 한 거죠. 충분한 연소를 못해서 결국은 우리가 원하는 초속 7.5km를 마지막에 얻지 못하고 6.7km밖에 못 얻었어요. 얘가 회전을 할 수 있는 속도를 못 얻었다. 700km 고도에 올라갔지만 바로 탄도미사일 궤적처럼 다시 지상으로 떨어지는 거죠. 그래서 낙하해서 떨어진 거죠. 그래서 호주 남쪽 바다에 떨어지게 된 겁니다.
그래서 실패한 거죠.

◇ 이현웅: 교수님 주변에 동료나 같이 연구하시던 분들 통해서 얘기 들으셨을 텐데 이번 발사에는 그런 부분은 다 구비가 된 거죠. 준비가 된 거죠.

◆ 장영근: 일단은 예정대로 현재까지는 무슨 문제가 있다 발표가 없다는 얘기는 예정대로 절차대로 지금 진행해서 문제가 없다는 얘기입니다. 조만간 아마 연료하고 산화제 오늘 아침에도 계속 점검을 했을 거고요. 연료와 산화제를 주입하는 걸 절차를 시작을 할 거고요. 그리고 계속해서 그럼에도 불구하고 점검이 계속 있고 실질적으로 발사 10분 전쯤에는 자동 발사 운용 프로그램을 가동을 시킵니다. 왜냐하면 마지막 10분에는 사람이 그걸 들여다보는 게 아니고 컴퓨터로 자동 프로그램으로 다 들여다봅니다.

◇ 이현웅: 오차가 없도록 하기 위해서인가요.

◆ 장영근: 거기서 하나 이상이 오작동이 발생이 되면 그냥 스톱합니다. 그럼 그렇게 해서 스톱하는 경우도 종종 있어요. 가끔씩 옛날에 인도에서는 어떤 발사체가 마지막에 발사 1초 전에 스톱한 적이 있었어요. 그런 경우도 있습니다.

◇ 이현웅: 진짜 쏘아 올릴 때까지는 마지막까지 방심할 수는 없는 상황인 것 같고 연료를 한번 넣게 되면 며칠 안에 쏴야 한다 이런 게 있습니까.

◆ 장영근: 이게 무슨 얘기냐 하면 특히 액체산소를 산화제로 쓰게 되면 성능이 많이 올라가는데요. 얘 문제가 뭐냐 하면 그냥 -183℃ 유지한다고 말씀을 드렸잖아요. 그래야 액체 산소가 액체가 된다고 그렇게 주입을 충전을 하게 되면 탱크 안에 발사할 때 이따 보시면 알겠지만 위로 연기가 하얗게 모락모락 올라가요. 그게 무슨 얘기냐 하면 -180℃의 액체산소와 바깥의 대기의 온도 때문에 기화가 생기는 겁니다. 기화가 생기고 표면적으로 동체 기체 주변에는 나중에 보면 성에가 껴서 얼음이 생겨요. 그래서 발사해서 올라갈 때 막 얼음 덩어리가 줄줄이 떨어집니다. 쉽게 얘기하면 그 정도의 극존 산소를 계속해서 공급을 하려면 바로 발사 직전까지 지속적으로 공급을 해줘야 합니다. 날아가는 게 있기 때문에 그래서 굉장히 어려운 거죠.

◇ 이현웅: 시간을 오래 끌 수는 없겠네요.

◆ 장영근: 그렇죠. 이상이 있다. 충전한 뒤에도 이상이 있으면 다시 빼야 되는 거죠.

◇ 이현웅: 일단은 지금은 아직까지는 오후 4시쯤으로 알려지고 있고 구체적인 것들은 나오면 저희가 실시간으로 바로 속보로 전해드리도록 하겠습니다. 오늘 누리호 관련 소식 여기까지 들어보도록 하겠습니다.

YTN 이은지 (yinzhi@ytnradio.kr)