우주개발사 ③ 독자기술로 완성한 누리호, 우주 주권을 찾기 위한 도전기

“ 누리호는 34 년간 이어진 한국 우주개발의 결정체 ” 나로호는 우리나라가 자국에서 발사한 첫 실용급 우주 운송 수단이었습니다 . 하지만 , 1 단 추진체는 외국 기술에 의존했기에 자체 개발 성공이라 보긴 어려웠습니다 . 이후 , 나로호 사업의 경험을 바탕으로 모든 부품과 시스템을 국내 기술로 완성하는 것을 목표 로 삼았고 , 그것이 바로 누리호 프로젝트 의 시작이었습니다 . 이 발사체 개발은 상징적인 위상뿐 아니라 실질적인 경제 · 안보적 가치를 지닌 미래 전략 산업 이기도 했습니다 . 특히 , 정찰위성 · 통신위성 · 기상위성등 다양한 우주자산 운용의 기반 이 되는 이 기술은 국제 통제 체제로 인해 외부에서 얻을 수 없는 분야였습니다 . 따라서 우리는 자립 역량으로 우주 진출의 문을 열어야 했고 , 우리나라는 한국형 우주 개발체 진행에 통해 발사체 기술을 독자 개발 하며 이를 극복했습니다 . 본 로켓 연구는 어떤 과정으로이루어졌을까요 ? 2010 년 , 한국형 추진체 개발 사업은 나로호 마지막 단계와 맞물려서 본격 출범했습니다 . 십 년이 넘는 연구 과정에서 많은 역경의 순간이 있었지만 , 그중에서도 가장 큰 도전은 발사체의 심장인 75 톤급 액체 엔진을 제작 하고 , 이를 4 개 묶는 구조를 구현하는 일이었습니다 . 누리호 발사체의 심장인 75 톤급 액체 엔진은 4 개가 동시에 같은 연소 조건을 만족해야 했기 때문에 , 힘의 균형이 조금만 어긋나도 발사체 전체가 원하는 방향이 아닌 다른 방향으로 밀릴 위험이 컸습니다 . 이처럼 고도의 기술이 요구되는 시스템이었기에 , 연구진 모두가 ' 엔진만 잘 만들면 담벼락을 달고 가도 성공한다 ' 는 말을 할 만큼 핵심적인 도전이었습니다 . 이는 나로호 시절의 30 톤급 엔진 기술로는 도달할 수 없는 새로운 영역이었습니다 . 당시 우리나라에는 75 톤급 액체 엔진을 시험할 수 있는 시험 설비도 없었는데 , 누리호는 더군다나 75 톤 엔진을 4 개나 묶어서 완성해야 하는 도전이었습니다 . 누리호는 총 3 단으로 이루어졌는데 , 개발은 상대적으로 간단한 2 단과 3 단부터 시작됐고 , 복잡한 1 단은 마지막에 완성되었습니다 . 드디어 2021 년 1 월연구진은 75 톤급 엔진 4 개를 묶은 1 단 엔진의 연소시험 을 시작했습니다 . 이와 더불어 나로우주센터에는 이 로켓 발사를 위한 제 2 발사대를 새로 구축했습니다 . 발사대는 우주 개발체 완성과 별도로 기초 토목공사부터 지하장비는 물론 상부의 엄빌리칼 타워 ( 발사체에 전력을 공급하고 상태를 확인하는 센터 연결부 ) 를 비롯해 기계 장비 , 유공압 장비 , 전자 장비까지 모두 우리나라 연구진과 기업이 독자적으로 구축했습니다 . 한국형 발사체 설계에서 엔진은 핵심이었지만 엔진 완성만으로 우주 개발체를 독자 개발할 수는 없었습니다 . 엔진에 공급할 연료와 산화제를 저장할 연료 저장 탱크 , 추진제 공급 시스템 , 비행 중 자세를 조절하는 유도 제어 기술 , 통신설비 등이 필요했고 , 누리호에 들어가는 수천 개의 구성품은 대부분 국내에서 새로 설계 및 제작됐습니다 . 연구진은 시스템과 부품을 하나하나 만들고 각 부품은 개별적으로 기능 검증을 거쳤고 , 이후 통합 테스트를 통해 하나의 시스템으로 완성도를 높였습니다 . 초기에는 예상치 못한 오작동과 변수가 반복됐지만 , 연구진은 끝없는 개선과 반복 실험으로 과정을 견인했습니다 . 2021 년 10 월 21 일 발사된 누리호는 1 단 추진과 2 단 분리가 순조롭게 이루어지면 바로 성공하는 듯했습니다 . 하지만 , 가장 길게 연소해야 할 3 단이 예정보다 50 초 일찍 종료되어 아쉽게도 탑재체를 의도했던 궤도에 올리지 못했습니다 . 이와 동시에 궤도 투입에 필요한 충분한 속도를 얻지 못하면 위성 등 탑재체는 지상으로 추락하게 됩니다 . 그러나 비행 중에 발생한 모든 과정을 정확히 수행하며 값진 데이터를 축적했습니다 . 우주개발에서 진정한 실패는 아무런 데이터를 얻지 못한 것이기 때문에 그런 의미에서 첫 번째 발사가 실패만으로 이루어졌다고 평가할 수 없습니다 . 비록 공식적으로 1 차 발사는 실패했지만 , 첫 비행에서 많은 것을 확인했고 곧이어 성공할 수 있다는 자신감을 얻었습니다 .1 차 발사 실패의 원인은 3 단 산화제 탱크의 압력 부족이었습니다 . 지상에서는 이를 쉽게 확인할 수 있지만 , 비행 중엔 직접적인 장비 기록이 남지 않기에 정밀한 분석과 추론이 필요했습니다 . 3 단 산화제 탱크의 압력이 왜 떨어졌는지를 밝히는 일도 이러한 한계 속에서 이루어졌습니다 . 그러나 수많은 연구진의 노력 끝에 1 차 발사의 실패 원인을 밝혀낸 누리호는 2022 년 2 차 발사 준비에 박차를 가할 수 있었습니다 . 우주발사체 발사에서 기상은 언제나 따라다니는 중요한 변수입니다 . 2 차발사가 처음 연기된 것도 강풍을 동반한 비 때문이었습니다 . 발사가 연기된 날이면 모든 과정을 점검하고 기다린 연구원들은 허탈함을 감출 수 없었습니다 . 실제로 한국형 로켓 발사는 절대 호락호락하지 않았습니다 . 두 번째 발사를 앞두고는 1 단 산화제 탱크의 산화제 충전 수위에 문제가 있었습니다 . 이를 점검하기 위해서는 발사대에 기립한 무게 200 톤에 달하는 본 로켓을 조립동으로 다시 이송하여 점검해야 했습니다 . 할 수 없이 다음 날 아침부터 모든 연구진은 분주하게 내부 점검을 했습니다 . 다행히 문제는 전기 신호 오류로 밝혀졌고 , 장비 교체 후 모든 절차가 정상화됐습니다 . 2022 년 6 월 21 일 다시 시작된 2 차 발사는 순조롭게 진행되었습니다 . 2 차 발사 당시에는 한화에어로스페이스의 핵심 개발진도 현장에 직접 참여해 엔진 성능을 끝까지 지켜보았습니다 . 1 차 발사 때 문제가 되었던 3 단 발사체 속도도 충분하여 목표 고도와 속도에 도달했으며 , 목표 궤도에 투입되었습니다 . 이어서 3 단 엔진이 정지하고 100 초 뒤 , 드디어 성능 검증 위성이 목표 궤도에 안착 , 대한민국은 독자 기술로 실용급 위성을 발사한 세계 7 번째 국가 가 되었습니다 . ‘ 성공하면 나라의 영광 ’ 이라는 마음으로 , 한 명 한 명이 떨리는 마음을 안고 발사 순간을맞이했습니다 . 2 단 분리 성공 , 2 단 엔진 정지까지 이뤄낸 후 , ‘2 단 끝 !’ 이라는 개발자의 외침은 현장 전체에 벅찬 울림을 전했습니다 . 당시 연구원들은 누리호 발사 성공에 누구나 할 것 없이 안아주고 격려하면서 대한민국이 우주발사체를 확보한 순간을 축하했습니다 . 과학로켓과 나로호 , 그리고 12 년여동안 이어진 누리호까지 , 우리는 총 34 년에 걸친 항공우주 도전을 이어왔습니다 . 누리호는 단지 기술의 집합이 아닌 , 수많은 연구원과 엔지니어들이 긴 세월 동안 포기 대신 도전으로 응답한 결과물입니다 . 이제는 한화와 같은 민간 기업이 주도하는 새로운 우주개척 시대 속에서 , 대한민국은누리호를 통해 ‘ 세계 7 대 우주강국 ’ 의 반열에 오른 한국형 발사체 성능 향상과 차세대 발사체 진행이 그 뒤를 잇고 있습니다 . 우주 혁신은 언제나 다음이 있습니다 . 오늘날 우주는 과거보다 더 빨리 , 더 가까이 다가오고 있으며 , 불가능하던 일도 일상이 되고 있습니다 . 우주가 아무리 넓고 멀더라도 우리나라의 독자적 발사체를 계속 발전시킨다면 기술 고도화뿐만 아니라 비즈니스 생태 계확대로 이어지는 우주산업의 새로운 흐름이 시작될 것입니다 . 우리나라와 한화에어로스페이스 연구진들은 앞으로도 더 좋은 성능의 엔진으로 달 , 화성까지 도전하겠다는 의지를 밝혔습니다 . 그리고 우리의 독자적 발사체는 국가 안보와 경제 성장 , 그리고 우주산업 주도권 확보라는 중대한 역할을 이어갈 것입니다 . ‘ 우주개발사 ’ 시리즈 보러가기