발사 215초 뒤 ‘페어링 분리’가 성공열쇠

나로호 발사 상황도 (※ 클릭하시면 더 크게 보실 수 있습니다)

미리보는 나로호 발사상황…날씨 등 고려해 발사시각 결정
15분 전에 카운트다운…이륙 540초 뒤 상황종료

흥분과 긴장 속 리허설 우리나라와 러시아 과학자 등으로 구성된 한-러 비행시험위원회는 9일 이른 오후 발사 준비상태를 최종 점검하고 날씨 등을 고려해 최종 발사시각을 정할 예정이다.

지난 3월23일 위성 덮개인 페어링이 들어 있는 상단을 시작으로 4월5일 러시아 1단 로켓, 4월8일 과학기술위성 2호가 우주센터로 옮겨진 뒤 조립된 나로호는 7일 밤 발사대로 옮겨져 곧추세워졌다. 나로호는 언제라도 발사지휘센터의 ‘고’(Go) 명령만 받으면 하늘로 날아올라갈 준비를 마치고 잔뜩 부풀어 있는 것 같았다.

나로호(KSLV-1)

한·러 양국 연구원과 기술자들도 8일 오전 10시30분 발사 예행연습이 시작되자 긴장과 흥분을 감추지 못했다. 인공위성 등 다른 우주 물체와의 충돌 가능성 여부를 점검하는 충돌회피(COLA) 분석이 끝나자 곧바로 상단과 1단 발사 리허설에 들어갔다. 리허설을 무사히 마친 연구원들은 발사체, 발사대와 레인지시스템(추적시스템) 등을 최종 점검하고 시스템 초기화 작업을 했다.

미리 보는 발사 상황 9일 아침이면 발사장은 더욱 분주해지고 긴장감도 높아질 것이다. 주형돈 기상청 예보관은 8일 “우주센터 기상관측소 관측으로는 9일 오후 나로우주센터 부근에 높은 구름만 낄 뿐 강풍이나 뇌우 등 악기상은 발생하지 않을 것으로 보인다”고 말했다. 민경주 한국항공우주연구원 나로우주센터장은 “발사 모의연습이 순조롭게 진행돼 9일 발사는 정상적으로 진행될 수 있을 것”이라고 말했다.

이날 발사 준비 작업은 밸브 및 엔진 제어용 헬륨을 충전하는 것으로 시작된다. 이후 상단과 추적시스템에 대한 최종 점검이 끝나면 1단 연료인 케로신(등유)과 산화제 액체산소 충전이 진행된다.

발사 4시간 전에는 액체산소를 충전하기 위해 1.5㎞에 이르는 가느다란 배관을 냉각한다. 액체산소 충전은 발사 2시간 전부터 시작돼 1시간 전까지 계속된다. 액체산소는 영하 183도의 초저온 상태로 케로신과 만나 반응해 연소를 하도록 돕는다. 액체산소 탱크는 나로호 총중량 140t 가운데 100t, 1단 총길이 25.8m 가운데 14m를 차지한다. 흥미로운 것은 알루미늄 탱크에 액체산소가 완전히 충전되면 지름은 12.7㎜, 길이는 약 60㎜가 줄어든다는 점이다. 초저온의 액체산소 때문에 탱크가 수축되기 때문이다.

연료 충전이 완료되면 발사체 기립 장치를 떼어낸 뒤 15분 전부터 ‘자동카운트다운’(발사자동시퀀스·PLO)이 시작된다.

이륙 뒤 비행과 추적 “3, 2, 1…0.”

1단 엔진이 점화돼 엔진 추력이 142t에 이르면 나로호는 굉음을 뒤로 하고 하늘로 치솟기 시작한다. 나로호는 처음 10초 동안은 남서쪽이 아니라 북동쪽을 향해 날아간다. 이는 나로호가 발사대를 이륙한 직후 로켓에서 분출되는 3000도 이상의 고온·고압 화염이 발사대 시설에 피해를 주는 것을 최소화하고 만일의 사고에 대비하기 위한 조처로, ‘회피기동’이라 한다.

정상적 상태라면 나로호는 55초 뒤에 음속(마하1)을 돌파하고 215초께면 위성을 보호하고 있는 두 짝의 페어링을 분리한다. 발사장에서 수평으로 245㎞, 고도는 177㎞에 이른 지점이다. 과학기술위성은 이 순간부터 상단 끄트머리에서 대기 중에 노출된 상태로 날아가기 시작한다. 페어링 미분리가 지난해 실패의 원인이어서 이 시점을 무사히 지나는지가 초미의 관심사다.

연구자들은 페어링만 제대로 분리되면 이후 1단 엔진 정지명령, 1단 분리 및 2단 점화, 2단 연소 종료 등은 지난해와 마찬가지로 순조롭게 진행될 것으로 전망하고 있다. 나로호는 발사 453초 뒤면 목표궤도인 고도 304㎞에 이르고, 540초께 위성을 분리하면 임무를 마친다.

나로우주센터와 제주추적소에서는 발사된 우주발사체를 레이더, 원격자료수신장비, 광학추적장비 등을 동원해 실시간으로 추적한다. 또 필리핀 공해상에 이동형 원격측정장비를 갖춘 선박을 파견해 국내 추적소의 취약 지역인 발사과정 후반부의 발사체 추적과 정보수신을 진행한다. 이들 정보를 종합해 비정상적인 비행이 감지될 경우, 발사체 안에 장착돼 있는 폭발 장치로 비행을 강제 종료시킨다.

고흥/이근영 선임기자 [e-mail]

[관련영상] 우주를 나는 꿈 1차 나로호 발사 순간(2009년 8월25일)