힘찬 도약 앞둔 누리호, 심우주 탐사 위한 초석 닦는다

누리호와 차세대 발사체 성능 비교[그래픽=과학기술정보통신부]

오는 15일 누리호 발사를 앞두고 탑재된 위성의 궤도 안착 성공 여부에 관심이 쏠린다. 이번 실험에 성공하면 지구궤도뿐만 아니라 달 착륙, 심우주 탐사를 위한 차세대 발사체 개발도 탄력을 받을 전망이다.

한국항공우주연구원에 따르면 한국형 발사체 개발 사업으로 완성된 누리호(KSLV-2)는 1.5톤(t)급 실용위성을 지구 저궤도(600~800㎞)에 투입하기 위해 개발된 로켓이다. 우리가 제작한 인공위성을 우리 힘으로 만든 로켓에 실어 우주에 쏘아 올리는 것이 이번 사업의 목표다.

누리호 2차 발사 실험에는 실제 기능을 갖춘 위성이 실린다. 무게를 맞추기 위해 1.5t가량인 위성 모사체(더미 위성)만을 탑재한 지난해 1차 발사와 달리 이번 2차 발사에서는 1.3t인 위성 모사체 외에도 162.5㎏짜리 성능검증위성과 큐브위성을 탑재해 궤도에 투입한다. 성능검증위성은 향후 2년간 우주공간에서 탑재체 성능을 검증한다.

이미 지난 1차 발사에서 누리호는 목표한 고도(700㎞)까지 도달하면서 성능을 입증했다. 다만 3단 엔진 연소가 조기에 종료되면서 위성 모사체를 궤도에 안착시키는 데는 실패했다. 따라서 이번 2차 발사에서 관건은 탑재된 위성을 궤도에 안착시키느냐 여부다.

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◆위성 제작·운용 기술은 수준급···자체 우주 수송 능력 확보 필수
한국은 그간 우리별(KITSAT), 무궁화(KOREASAT), 아리랑(KOMPSAT), 천리안(COMS), 과학기술위성(STSAT) 등 다수 위성을 개발했으나 이를 유럽, 인도, 미국, 일본, 러시아 등 외국에서 개발한 발사체에 실어 보냈다. 오는 8월 발사될 달 궤도선 다누리 역시 미국 민간기업 스페이스X의 팰컨9에 실어 발사한다.

2013년 이뤄진 나로호 3차 발사에서도 나로과학위성을 지구 저궤도에 투입했지만 당시 임무 고도는 현재 목표 대비 절반 수준(300×1500㎞ 타원형 궤도)이다. 본격적인 우주시대를 열기 위해 우리 위성을 안전하게 궤도에 올려놓을 수 있는 발사체 기술 확보가 필수다.

정부는 이번 발사 이후 2027년까지 발사체 고도화 사업에 착수한다. 누리호를 향후 4차례 반복 발사하면서 신뢰성을 높이고 우주 수송 능력을 확보한다. 발사체 기술은 민간기업으로 이전해 체계종합기업을 육성한다는 계획이다. 또 고도화 사업 반복 발사에서도 차세대 소형 위성 2호(2023년), 초소형 위성 1호(2024년), 초소형 위성 2~6호(2026년), 초소형 위성 7~11호(2027년) 등을 탑재한다.

이와 함께 2030년 첫 발사를 목표로 우주 수송 능력을 강화한 차세대 발사체(KSLV-3) 개발 사업 역시 예비타당성조사에 들어갔다. 현재 개발된 누리호는 1.5t급 저궤도 위성과 700㎏급 달 착륙선을 투입할 수 있는 수준이다. 이러한 우주 수송 능력만으로는 달 착륙선, 3t급 대형 위성 자력 발사 등 제3차 우주개발진흥기본계획을 수행하는 데 한계가 있다.

차세대 발사체는 3단으로 구성된 누리호와 달리 100t급 액체엔진 5기와 10t급 2기로 구성된 2단 로켓이며, 재점화, 추력 조절 등 재사용 발사체를 위한 기반 기술을 탑재하는 것이 목표다. 예정대로 개발된다면 태양동기궤도에 7t급 위성을, 달에는 1.8t급 착륙선을, 화성에는 1t급 탐사선을 보낼 수 있다. 사업 규모는 1조9330억원이다.

차세대 발사체 개발이 완료되면 우리나라는 지구궤도 위성뿐만 아니라 달, 화성 등에 대한 독자적인 우주탐사 능력을 확보할 수 있다. 정부는 개발된 차세대 발사체를 활용해 2030년 달 착륙 검증을 위한 첫 발사에 나서고, 성능 확인 후 2031년에 실제 달 착륙선을 발사할 계획이다.