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飛上을 앞둔 나로호에 대한 궁금증들 목록

조회 : 507 | 2013-02-06

2전 3기. 이번 3차 발사에 임하는 나로호의 '자세'다. 지난 2009년과 2010년 실패를 딛고 지난해 힘차게 우주로 飛上하려고 했으나, 10월과 11월 두 차례 모두 이상 징후를 발견해 발사가 연기됐다. 사실 2009년 첫 발사 때에 비해 국민들의 관심이 식은 것도 사실이다. 그렇지만 여전히 많은 이들이 나로호의 비상을 두 손 모아 기원하고 있다. 이번에는 진짜 나로호가 나래를 펴고 우주로 날아오를 수 있을까.

나로호 발사를 앞두고 많은 이들이 궁금해하는 것들을 질의응답 형식으로 알아보자.


Q. 연료까지 주입한 다음 문제가 생겨 발사가 연기되면 재발사까지 시간이 더 걸릴까?
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한국항공우주연구원 제공
 
Q. 연료까지 주입한 다음 문제가 생겨 발사가 연기되면 재발사까지 시간이 더 걸릴까?
A. 외국의 발사체들도 발사가 중지된 다음 대부분 재발사에 성공했다. 날씨 등으로 인해 연기가 되는 것은 모르겠지만, 지난해 10월과 11월처럼 기계적 결함으로 인해 문제가 생길 경우는 연료와 산화제를 뺀 뒤 점검해야 한다. 문제는 케로신과 함께 주입되는 액체산소가 영하 183도에 이르기 때문에 연료를 빼낸 뒤 발사체의 구조적 결함이 생기지 않도록 상온상태로 복귀될 때까지 기다리는 시간과 문제해결을 위한 해체작업을 위한 이동, 재점검 등의 시간을 비롯해 모든 과정을 처음부터 다시 시작해야 하기 때문에 한 번 연기되면 예비일 내에 재발사하기가 쉽지 않다. 최악의 경우는 1단 추진체를 러시아로 다시 보내 분해 한 다음 조립하는 과정을 거칠 수도 있다. 또 한 번 주입됐다가 빼낸 연료는 오염 가능성 때문에 다시 사용할 수 없다.

Q. 발사 1초를 남겨놓고도 멈출 수 있나?
A. 그렇다. 나로호는 발사 15분 전부터 자동 발사카운트다운에 돌입하는데, 이 때부터 발사 때까지는 사전에 프로그램된 절차에 따라 컴퓨터가 자동으로 각 단계별 준비명령을 내보내고, 발사체와 지상시스템의 상태를 점검하게 된다. 자동카운트다운 이후 컴퓨터가 각 시스템을 점검하는 과정에서 문제점이나 오류가 발견되면 발사 1초를 남겨놓고도 자동으로 발사가 중지된다. 실제로 지난 2001년 3월 28일 발사될 예정이었던 인도의 GSLV는 액체엔진 부스터의 오작동을 자동제어시스템이 감지해 발사 1초 전에 발사 중단된 바 있다.

Q. 나로호가 발사될 때 나오는 화염과 연기는 대기오염을 일으킬까?
A. 나로호는 폭발력을 잘 낼 수 있도록 만든 등유의 일종인 ‘케로신’을 연료로 사용한다. 산화제로는 액체산소를 이용한다. 연료 뿐만 아니라 산화제를 싣는 이유는 우주 공간에서는 공기가 희박해 케로신을 태우기 위해 산소가 필요하기 때문이다. 케로신과 액체산소는 타고나면 이산화탄소와 물만 배출하기 때문에 대기오염을 일으킬 가능성은 매우 작다. 반면 지난해 북한이 발사한 은하 3호는 연료로 히드라진, 산화제로는 질소산화제를 쓰고 있다. 히드라진은 연소되면서 내는 힘이 케로신보다 안정적이고 높기는 하지만, 연료에 접촉하거나 발사체에서 나오는 연기를 마실 경우 심하면 사망에 이를 정도로 유독한 물질이다.

Q. 2018년 발사 예정인 한국형우주발사체(KSLV-2)는 3단 로켓이라는데, 나로호는 왜 2단 로켓을 사용하나?
A. 보통 위성을 싣고 있는 우주발사체는 단번에 궤도까지 올라갈 수 없기 때문에, 2~4단 로켓을 사용해 나누어 쏘아올리는 것이 보통이다. 우주발사체가 몇 단 로켓으로 구성되는가를 결정짓는 것은 엔진의 성능과 종류다. 나로호처럼 지구 저궤도, 즉 지상 200~5500km에 인공위성을 쏘아올리는 로켓의 경우는 액체엔진만 사용한다면 3단, 상대적으로 추진력이 약한 고체엔진만 사용하면 4단으로 설계한다. 그렇지만 나로호는 1단은 액체엔진, 2단은 고체엔진으로 구성돼 있다. 여기에 싣고 있는 위성 역시 100kg 안팎으로 가볍기 때문에 2단만으로도 충분한 속도와 힘을 낼 수 있다. 나로호는 1, 2단 로켓의 힘을 합쳐 지구궤도 진입 속도인 초속 8km가 넘을 수 있게 설계됐다.

Q. 9분 만에 성공 여부를 알 수 있다는데 무슨 말인가?
A. 나로호는 발사 후 9분, 즉 540초 만에 싣고 있는 과학위성을 분리해 정해진 우주궤도에 올려놓는다. 우주는 지상과 달리 공기가 없어 관성의 법칙에 따라 인공위성이 궤도를 도는데 지장을 받지 않는다. 즉 인공위성이 처음에 우주궤도에 제대로만 올라간다면 그 다음부터는 궤도를 수정하는 등의 추가 작업 없이 예정된 궤도를 돈다는 것이다. 이 때문에 나로호가 인공위성을 궤도에 올려놓는 9분까지 각 단계가 제대로 진행된다면 사실상 성공한 것이라는 말이다. 하지만 최종 성공은 인공위성이 정해진 궤도를 돌고 있는지 지상 수신국과 통신으로 확인해야 한다.

Q. 2018년 발사하겠다는 한국형발사체(KSLV-2)는 나로호와 어떻게 다른가?
A. 현재 개발 중인 KSLV-2는 1.5톤급 실용위성을 태양동기궤도인 고도 700km까지 올릴 수 있도록 하는 발사체다. 나로호가 쏘아올리는 과학위성은 지구 상공에서 타원궤도를 돌지만, 한국형발사체가 쏘아올리는 위성은 원궤도를 돌게 된다는 것이다. 2단 로켓인 나로호와는 달리 3단 로켓으로 구성돼 있다. 가장 중요한 1단은 추진력 75톤급 액체엔진 4개를 연결해 만들어진다. 2단은 75톤급 액체엔진 1개, 3단은 7톤급 액체엔진 1개를 쓴다. 한국형발사체 개발의 궁극적 목표는 달탐사 우주선을 쏘아올리기 위한 기술확보다.

Q. 이번에 실리는 나로과학위성은 이전 1, 2차 때 실린 위성과 무엇이 다른가?
A. 이번에 실리는 나로과학위성은 앞서 두 차례에 걸친 발사 실패로 인해 함께 잃은 과학기술위성2호를 대체하는 위성이다. 그렇지만 시간과 비용의 제약으로 인해 당초 쏘아올려질 예정이었던 과학기술위성에 비해 기능과 임무가 단순해졌다. 나로과학위성의 가장 큰 임무는 스스로 정상 궤도에 진입하는 것이다. 즉, 과학위성이 예상 궤도에 잘 들어간다면 나로호가 위성을 쏘아 올릴 능력이 된다는 것을 보여주는 ‘검증’개념이 강하다. 기존의 과학기술위성2호는 라디오미터라는 특수장비를 이용해 대기와 구름의 수분량을 측정하고 지구 복사에너지를 파악하는 등 지구 환경을 정교하게 관측할 예정이었다. 그러나 이번 나로과학위성은 위성의 국산화 부품이 우주에서 잘 작동하는지를 알아보는 우주검증과 우주환경 측정 정도의 임무 밖에 없다.

Q. 다른 나라들은 로켓 발사에 쉽게 성공하는 것 같은데, 우리나라는 왜 이렇게 성공하지 못하나?
A. 그렇지 않다. 현재 우주선진국이라고 불리는 미국이나 일본, 중국 등도 로켓 발사를 단번에 성공하지 못했다. 2009년 7월 발사된 미국 우주왕복선 인데버호도 다양한 문제로 인해 6차례에 걸친 연기 끝에 발사가 됐다. 심지어 챌린저호 폭발사고도 있었다. 일본의 경우도 2003년 9월 27일 H-2A 6호기도 기기오작동으로 인해 발사 직전에 중단됐다가 같은해 11월 29일 재도전했으나 고체로켓이 분리되지 않아 위성발사 임무를 수행하지 못하고 자체폭발해 파괴된바 있다. 아무리 준비를 많이 해도 발사 성공을 100% 장담하지 못하는 것은 발사체는 다양한 시스템이 정교하게 연결돼 있어 부품 하나의 사소한 오작동이나 결함이 전체 시스템에 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

유용하 기자 edmondy@donga.com
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