[나로호 3차발사]3번째 도전...실패에서 배운 것은

[아시아경제 김수진 기자]한국 우주개발 역사는 1980년대로 거슬러 올라간다. 한국항공우주연구원은 1980년대 후반 고체추진 과학로켓(KSR-1)개발을 시작하고 1993년 첫 발사실험을 수행했다. 1997년에는 2단형 고체추진 과학로켓인 중형과학로켓(KSR-II)이 개발됐다. 국내 최초의 액체추진 과학로켓 'KSR-III' 발사실험이 이뤄진 것은 2002년. 이 때가 나로호 개발 첫 발을 내딛은 해다. 우리 기술로 액체추진로켓을 만들면서 얻은 노하우를 기반으로 100kg급 위성을 지구 저궤도에 올릴 수 있는 우주발사체 나로호에 도전하게 된 것이다.

2009년 8월 25일 실시된 1차 발사는 실패로 끝났다. 이륙 후 216초 페어링 분리 시 한쪽 페어링은 정상적으로 분리됐지만 나머지 한쪽은 분리되지 않았다. 395초 킥모터가 점화됐지만 여전히 붙어 있는 페어링 때문에 위성이 균형을 잃고 요동치는 텀블링 현상이 발생했다. 한 쪽 페어링이 떨어져나간 것은 위성이 분리된 후였다. 이 때문에 탑재 위성이 궤도진입이 가능한 속도인 초당 8km보다 낮은 속도인 6.2km로 분리되며 지구로 낙하, 대기권에서 소멸하고 말았다.

페어링이 분리되지 않은 이유는 전기배선 장치의 방전현상으로 페어링 분리화약이 폭발하지 않았거나 분리 기구의 기계적 결함으로 끼임 현상이 발생하지 않았을 가능성 등이 제시됐다. 이 때문에 2차발사를 준비하면서 페어링 개선에 초점이 맞춰졌다. 방전 방지효과가 큰 케이블을 사용하고 화약장치 기폭이 제대로 될 수 있도록 전기회로를 보완했다. 분리 볼트의 형태도 바꿨다.

그러나 다음해 실시된 2차 발사에서는 고도 67.73km에서 폭발하고 만다. 이륙 후 약 136.3초에서 1차 충격이 발생했다. 약 1초 후 내부폭발이 일어나면서 원격측정이 중단됐고 임무는 일찍 실패한다.

2차 실패를 두고 한국과 러시아 사이에서는 지루한 공방이 이어졌다. 항우연과 1단 발사체 개발업체인 러시아 흐루니체프사는 한·러 공동조사위원회(FRB)를 꾸렸으나 다음해 1월까지 실패원인 합의에 이르지 못햇다. 2011년 7월부터는 한국과 러시아 정부 차원의 한·러 공동조사단(FIG)이 구성돼 3개월간 조사에 착수했다.

결과적으로 FIG는 한국과 러시아가 각각 주장해 온 가설을 모두 인정했다. 한국은 1단 추진시스템 이상작동 때문에 1, 2단 연결부 구조물이 부분파손됐다고 주장해왔다. 이 때문에 산화제 재순환라인과 공압라인이 파손되면서 폭발로 이어졌다는 것이다. 반면 러시아측은 한국이 개발한 2단에 문제가 발생했다는 입장이었다. 상단 비행종단시스템(FTS) 오작동이 폭발의 원인이었다는 주장이다. 비행종단시스템은 발사체 비행괴적에 문제가 생길 경우 자폭하는 장치다.

3차 발사는 지난 두 번의 실패에서 배운 부분을 반영하고 있다. 3차 발사에서는 기폭시스템을 고전압에서 저전압으로 변경했다. 저전압 방식으로 페어링 분리 기폭 시스템이 작동할 수 있도록 기폭관과 기폭장치 회로 설계를 바꾼 것이다 비행종단시스템을 모두 제거하고 발사운용 관제시스템 운용 소프트웨어로 대응키로 했다. 나로호 상단 전체시스템 수준에서 페어링 분리시험을 수행하는 한편 상단탑재부 상태 모니터링 시험과 비행수락검증시험 수행도 이뤄졌다. 조광래 나로호 발사추진단장은 "2단의 비행종단시스템은 향후 연구개발을 위해 우리 쪽에서 추가한 것"이라며 "1단의 비행종단시스템만으로도 비행안전 확보에는 영향이 없어 이번에는 떼기로 했다"고 말했다.

김수진 기자 sjkim@