◆ 매경 명예기자 리포트 ◆



"10, 9, 8, 7, 6, 5…."
가슴 떨리는 좌중의 카운트다운과 함께 1단 엔진이 점화된다. 누리호가 이륙하는 그 순간은 평생 잊을 수 없게 박제된다. 개발자들의 긴장은 최고조에 이르고, 찰나의 시간에 수만 가지 생각과 수만 가지 상상이 주마등처럼 스친다. 1초, 1초가 영원히 끝나지 않을 것만 같다.
오는 11월 27일로 넘어가는 새벽 1시, 우리는 또 이 순간을 맞이한다. 우리 손으로 만든 한국형발사체 누리호가 4번째 발사된다. 2023년 5월 24일의 바다이야기모바일 3차 발사에 이어 2년 반 만이다.
전남 고흥 나로우주센터에서는 현재 발사 준비가 한창이다. 오랜 휴지기 후에 진행되는 누리호 4차 발사에 앞서 숨 가쁘게 진행했던 지난 발사의 기억을 되돌아본다. 대한민국 발사체 개발에 어떤 일들이 있었고, 국내 우주 과학기술계는 무엇을 얻었는지 정리했다.
숨막히는 순간, 누리호 점화와 황금성게임랜드 이륙
누리호는 발사 4초 전 점화가 시작되는데, 엔진 점화는 여러 개의 밸브가 아주 짧은 간격으로 순차적으로 열리고 닫히면서 정확히 동작돼야 폭발 없이 안전하게 이뤄질 수 있다. 엔진이 점화되는 순간, 극심하게 환한 불빛이 먼저 보이고, 조금 이어서 진동이 느껴지며, 마지막으로 꽝 하는 소리가 들린다. 우리가 인지할 수 있는 현상들이 물 카카오야마토 리적으로 전달되는 속도가 다르다는 것을 새삼스럽게 느끼면서 시작된다.
엔진 점화에 문제가 없을 경우, 로켓 1단에 있는 4개의 75t 엔진이 적정 추력에 도달할 때까지 발사대의 고정장치(VHD·Vehicle Hold Device)가 누리호가 움직이지 못하도록 붙잡고 있게 된다. 누리호는 4개의 엔진 간 추력 차이가 크거나, 일부 엔진이 점 뽀빠이릴게임 화되지 않을 경우 대형 사고로 이어질 수 있어서 발사 초기에는 고정장치가 붙들고 있어야 한다. 4개의 엔진이 적정 수준 이상의 추력에 도달하면, 그제야 고정장치가 발사체를 놓아주며 발사체가 상승을 시작하게 된다.
누리호는 이륙할 때 중량이 약 200t이 되지만, 75t 엔진 4기가 정상적으로 동작하면 300t의 추력을 발생시켜 약 0.5g 릴게임야마토 의 가속도로 움직인다. 상승을 시작한 누리호가 몇 ㎝ 이동하면 1단의 이륙감지 커넥터가 분리되며 발사체와 발사관제장비에서 이륙을 인지하고 후속 절차를 진행하게 된다.
발사관제장비는 이륙이 인지되면 발사체의 각 단에 연결된 엄빌리컬들을 분리하는 명령을 내린다. 발사체로부터 분리된 엄빌리컬 플레이트들은 화염으로부터의 손상을 피하기 위해 1단은 보호 덮개 속으로 회수되고, 2단과 3단 쪽은 엄빌리컬 타워 쪽으로 당겨지며 발사체를 피하게 된다.
이 모든 과정을 거치며 누리호는 서서히 이륙해 발사대를 지나고, 하늘로 비행을 시작하게 되는 것이다. 간단히 정리했지만 이렇게 점화되고 이륙되는 순간에도 많은 일들이 벌어진다. 조금의 오작동이라도 생기게 되면, 정상적인 이륙이 불가능하고 임무는 실패한다. 점화와 이륙 시 생길 수 있는 문제들이 얼마나 많은지 생각하면, 개발자들의 모골이 송연해지는 게 당연하다 싶을 정도다.
쏘지 않으면 알 수 없다…발사경험이 중요
점화 및 이륙과정은 매우 복잡하다. 많은 부품들이 한 치의 오차 없이 움직여야 한다. 실제 발사를 해보기 전에는 전체 과정을 모두 한 번에 시험해볼 방법이 없다. 천 번, 만 번 점검하고, 인공지능(AI)까지 동원해 수십 번 시뮬레이션을 해봐도, 막상 링 위에 올라가면 '계획'과는 다른 일들이 벌어지기 마련이다.
2021년 10월 누리호 1차 발사 때도 그랬다. 막대한 긴장감 속에 차분히 준비를 진행해 나갔으나 여러 가지 소소한 문제가 발생했다. 현장에서 늘 생기기 마련인 일들이었으나, 극도의 긴장 속에 조심조심 해결하는 과정에서 예상보다 시간이 지체됐고, 부득이하게 발사 시각을 1시간 연기해야 했다.
연구자들은 누리호 이륙 과정을 목이 뻣뻣해질 정도로 긴장하며 지켜봤다. 나로우주센터를 힘차게 이륙한 누리호는 남쪽으로 계속 비행해 1단, 페어링, 2단을 순차적으로 분리하고, 마침내 3단이 점화돼 정상적으로 위성의 투입궤도를 향해 날아갔다. 최종적으로 필요한 궤도 속도는 초속 7.6㎞였는데, 46초 일찍 3단 엔진이 돌연 정지하면서 초속 6.5㎞ 정도에 그쳤다.
약 2개월간의 치열한 조사 끝에 최종적인 원인을 찾아냈다. 3단 산화제 탱크 내부의 헬륨보관 탱크에 작용한 부력이 증가하며 헬륨탱크의 고정 장치가 풀리면서 움직이는 바람에 산화제 탱크에 균열이 생겼고 누설을 초래한 것으로 확인됐다. 우리가 지상에서 수행하는 연소시험을 포함한 수많은 검증 시험에서 확인되기 힘든 부분이었다. 수많은 사람이 수많은 검증을 하지만, 실수나 경험 부족으로 가끔씩 놓치는 경우가 있다. 발사 경험을 통해서 향후에 반복되지 않도록 적극적으로 노력하고 살펴봐야 하는 이유다.



연기 또 연기…마침내 첫 성공
누리호 2차 발사는 더 만만치 않았다. 1차 발사 때 겪은 문제를 해결하기 위해 3단을 일부 분해하고 산화제 탱크 내부에 들어가서 필요한 보완조치를 했다.
날씨도 도와주지 않았다. 예기치 못한 강풍으로 기존 발사일에서 하루를 연기했다. 전전긍긍 일기예보만 쳐다보며 긴 하루를 보낸 후 마침내 발사대로 이송을 시작하고, 발사대에서 기립시켜 발사체 점검에 들어갔다. 보통 이 단계에서는 특별한 이상이 잘 생기기 힘든데, 그날따라 1단 산화제 탱크의 충전 수위를 측정하는 센서가 오작동하고 있는 것이 확인됐다. 그렇게 발사는 또 한 번 연기됐다.
교체 작업과 추가 점검작업에 꼬박 이틀이 걸렸다. 주말이 다가온 데다가 기상 예보도 좋지 않았다. 그렇다고 무작정 날씨가 좋아지기만을 기다리고 있을 수도 없었다.
국제 사회에 통보한 발사 예비일이 며칠 남지 않은 상태에서, 기상은 점점 악화될 것으로 예보됐다. 그나마 가장 날씨가 괜찮을 것으로 보이는 21일로 날짜를 잡았다. 다행히 2차 발사일의 기상 상황은 너무 좋았다. 누리호는 모든 걱정을 뒤로하고 이륙한 뒤, 최종 목표인 탑재위성을 궤도에 안착시키고 비행이 종료됐다. 대한민국 우주개발 역사에 마침내 한 점을 찍는 역사적인 순간이 됐다.
첫 실용위성 발사…마지막 시도서 찾은 해법
2023년 5월 이뤄진 누리호 3차 발사는 별도의 목적을 가진 위성을 처음으로 발사하는 기회였다. 주 탑재위성인 차세대소형위성 2호의 요구에 따라 발사 시간을 오후 6시 24분에 맞춰서 진행해야 했고, 누리호 고도화 사업 진행에 따라 선정된 체계종합기업과 함께 발사 운영을 준비하는 것도 과제였다.
예정된 발사 당일, 발사 운영에 필요한 탑재 부품과 지상의 연계된 부분품을 점검하던 중 기체의 헬륨을 배출하는 쪽의 발사대 밸브가 정해진 명령대로 동작하지 않는 것을 확인했다. 이미 1, 2차 발사에서 문제없이 사용하던 발사대의 하드웨어와 소프트웨어였고, 매 발사 전에 발사대의 각 부분은 자체적 점검을 수행하고 필요시 조치를 사전에 취해왔기 때문에 문제 원인을 파악하는 데 애를 먹었다.
초기 점검 결과 하드웨어에는 이상이 없어서 통신 오류와 소프트웨어 오류에 집중해 진행된 원인 파악 및 오류 수정 작업은 밤을 넘어 새벽까지 이어지고 있었다. 연구원들이 지쳐가는 게 보여서 새벽 4시께 작업을 중지하고 일단 숙소에서 휴식을 취하도록 했다.
그러나 담당 연구원들이 마지막 시도를 해보겠다고 나섰다. 마지막 시도에서 해결책을 찾아냈다. 모든 걸 정리하고 났을 때의 시간이 오전 5시 30분. 발사 시간이 저녁이었기에 약간의 휴식 후 다시 발사 운영을 진행하는 것이 가능할 것으로 판단돼 예정일을 하루 넘긴 25일에 누리호 3차 발사를 성공시킬 수 있었다.
각자 자기가 담당한 부분에서 오류가 발생할 경우 어떻게든 자신이 해결하겠다는 연구원들의 의지가 아니었다면 짧은 시간에 대처하기가 쉽지 않은 상황이었다.
누리호 발사 때마다 신뢰성 높여
발사 때마다 겪었던 상황들은 연구원들에게는 엄청난 압박이다. 하지만 우리 손으로 개발한 발사체의 문제들을 하나씩 해결해 나가는 과정에서 우리의 기술이 한 단계 상승하기도 한다. 가장 중요한 것은 한 번 발생한 문제가 또다시 발생하지 않도록 시스템적으로 보완책을 준비하고 적용하는 것이다. 이런 노력들이 모여 누리호의 신뢰성을 조금씩 더 높이는 계기가 된다.
워낙 개발 부품이 많고, 부품들이 사람 손으로 하나하나 만들어지다보니 필연적으로 미묘한 차이도 생긴다. 이런 노력들이 모두 모여 거대한 시스템으로 운영되다 보니 늘 한두 군데, 한두 가지 문제는 발생하기 마련이다.
중요한 것은 우리가 그런 문제를 어떻게 대처하고 해결해 얼마나 더 기술적으로 성숙해지고 앞으로 더 전진해 나가느냐는 것이다. 발사 실패는 언제든 생길 수 있는 병가상사다. 발사 연기도 괜찮다. 조금 기다렸다가 다시 발사하면 된다.
4차 발사를 맞이하는 누리호는 2026년과 2027년에 2회의 발사만을 남겨두고 있다. 두 차례 더 발사하면, 누리호가 완성되는 것일가? 당연히 그렇지 않다. 누리호는 우리가 직접 처음으로 개발한 발사체이며, 누리호만으로 우리의 기술력이 세계적인 수준에 도달한다고도 결코 얘기할 수 없다.
무엇보다 기술이 고도화되고, 발전하려면 끝없는 시도와 기술 혁신이 중요하다. 그러기 위해서는 지속적인 발사 경험을 갖는 것이 절실하다. 지금 세계에서 가장 앞선 미국 스페이스X는 1년에 100차례 넘게 팰컨9을 발사한다. 2년 반 만에 한 번 링 위에 서는 선수와 비교할 수 있겠는가.
누리호 후속 발사체인 차세대발사체가 개발되려면 한참을 기다려야 한다. 그때까지는 누리호를 이용한 대한민국 우주산업의 기술 축적과 발전이 반드시 필요하다. 대한민국에서 우주로 가는 유일한 수송 수단인 누리호의 4번째 비상을 고대한다. 우리나라 우주 기술력이 크게 진전되는 역사적 순간을 함께하자.



[고정환 항공우주硏 책임연구원 前 한국형발사체개발사업본부장] 기자 admin@gamemong.info