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"한국형 로켓, 난관 해결할 길 열려…내년 말 시험발사 목표"

송고시간2016-01-31 12:00

조광래 원장 "불안정 연소 방지 실험서 목표 근접 결과"

"한국형 로켓, 난관 해결할 길 열려…내년 말 시험발사 목표" - 2

(나로우주센터<고흥>=연합뉴스) 김태균 기자 = 내년 말 시험 발사가 예정된 첫 국산 위성 로켓인 '한국형발사체'(KSLV-Ⅱ)가 최대 기술적 난제를 해결할 길이 열리면서 순조롭게 개발되고 있다고 조광래 한국항공우주연구원장이 밝혔다.

한국형발사체 개발 사업을 지휘하는 조 원장은 지난 28일 전남 고흥군 나로우주센터에서 연 언론 브리핑에서 "개발진을 굉장히 힘들게 했던 75t급 엔진의 '불안정 연소' 문제가 최근 시험 결과에서 거의 잡혀가고(해결되고) 있다"며 "2017년 12월 시험 발사를 목표로 개발을 진행하고 있다"고 강조했다.

불안정 연소는 로켓이 점화하고 나서 엔진 내 압력과 온도가 갑자기 널뛰기를 해 연료가 불안정하게 타는 상황을 말한다. 이러면 로켓이 폭발할 수 있기 때문에 발사체 개발의 최대 난관으로 꼽힌다.

조 원장은 "지난주에 실시한 엔진 시험이 (불안정 연소와 관련해) 상당히 만족할 만한 결과가 나왔다. 작년 10월부터 시험하면서 우리가 목표로 한 것에 근접하는 결과가 나오고 있어 현재 기술적으로 제대로 길을 가고 있다"고 평했다.

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한국형발사체 사업은 길이 47.2m의 3단 위성 로켓을 처음으로 우리 기술로 전체 제작해 2020년 발사하는 것이 목표다. 현재 로켓의 심장 격인 엔진의 개발과 시험 작업이 한창이다. 이번에 개발하는 로켓은 2020년 발사될 첫 무인 달 탐사선에도 쓰일 예정이다.

지금껏 한국은 우주 로켓의 핵심 제조 기술을 외국에 의존해왔다. 2013년 1월 국내 발사에 성공한 나로호도 러시아제 1단 로켓에 국내에서 개발한 2단 로켓을 얹은 '반쪽짜리 국산'이었다.

다음은 조 원장과 고정환 항우연 한국형발사체개발사업본부장의 일문일답.

--내년 12월 시험 발사라면 다소 빠듯한 일정이다.

▲ 시험 발사는 전체 3단 로켓에서 맨 밑의 (가장 규모가 큰) 1단은 빼고 나머지 위의 2단과 3단을 쓴다. 시험 발사체는 가까운 거리만 비행하게 되며 세부 분야별로 현재 개발이 진행되고 있다. (고정환 본부장·이하 고 본부장)

--시험 발사 때는 왜 2단과 3단만 발사하나

▲ 한국형발사체에서 중요한 것은 75t급 엔진이다.(※ 발사체에는 75t급과 7t급 두 종류 엔진이 쓰인다. 1단 로켓에는 75t급 엔진 4개가 탑재되고 2단은 75t급 엔진 1대, 맨 위의 3단은 7t급 엔진 하나가 실린다)

즉 2단 로켓에 탑재된 75t급 엔진이 실제 상황에서 정상적으로 돌아가는 걸 보려고 시험 발사를 한다고 보면 된다. (고 본부장)

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--발사체가 실패 없이 성공한 사례가 외국에도 있는지.

▲ 최초 개발한 발사체가 성공할 확률은 33∼34% 정도다. 기술이 발전하면서 발사체의 성공률이 높아졌다고 하지만 세계적으로 통계를 내도 그 확률이 93%다. 93%를 그냥 보면 높은 수치지만 공학적 관점으로는 불안정한 요소가 있다. 자동차나 항공기와 비교하자면 굉장히 위험한 물건이다.

시험발사 예정 시기인 2017년 12월을 맞추려면 여러 어려움이 있을 것으로 안다. 하지만 개발은 목표를 명확하게 해야 한다. 다소 도전적인(어려운) 목표이기는 하지만 2017년 12월 발사를 목표로 하고 있다.

우리 개발진을 힘들게 한 게 불안정 연소인데 75t급 엔진의 연소 불안정성이 거의 잡혀가고 있다. 지난 주 시험에서 상당히 만족스러운 결과가 나왔다. 작년 10월부터 시험하면서 우리 원하는 것에 근접하는 결과가 나오고 있다. 현재 우리는 기술적으로 제대로 길을 가고 있다. (조 원장)

--달 탐사 사업과 한국형발사체 개발 사업의 관계는.

▲ 두 사업은 별개다. 달 탐사에서는 일단 2018년 탐사선을 외국 발사체로 실어 보내는 것으로 되어 있다. 2020년에는 한국형발사체를 쓴다. 그런데 지금 만드는 한국형발사체는 지구 밖 궤도에 위성을 실어 나르는 용도다. 달까지 가기에는 에너지가 부족하다. 이 때문에 로켓 상단에 1단을 추가해 4단을 만들어야 한다. 나로호 때 개발한 고체 로켓을 (추가해) 사용하는 것으로 기획됐다. (고 본부장)

--시험 발사를 한 차례만 해도 되는가. 엔진 개발과 관련해 가장 어려운 문제가 뭔지 물리학적 복잡성 등을 쉽게 설명해달라.

▲ 엔진 개발 단계에서는 지상 시험만으로 충분하다. 정해진 압력과 유량에 따라 연료와 산화제를 공급하면 되니 지상 시험만 하면 된다. 시험 발사는 한번 할 때 막대한 비용이 든다. 발사 한 번에 우리 연구원들이 다 몰려 있어야 한다. 지상에서도 (시험 상) 괜찮았는데 비행 때도 괜찮은지를 보자는 취지지 시험 비행을 여러 번 해야 하는 건 아니다.

2단계 사업(2015∼2018년 사업)의 목표는 시험 발사체의 발사 성공이다. 실패하면 재발사를 해야 하는데 그건 그때 가서 봐야 한다.

가장 어려운 점은 앞서 언급한 연소 불안정이다. 과거 과학로켓 3호(KSR-Ⅲ) 때도 불안정 연소 때문에 개발이 지연됐다. 작년부터 엔진 연소기 실험을 하면서 불안정 연소 줄이려고 설계를 계속 바꾸는데 잘됐다가 못됐다가 (결과가) 들쑥날쑥하다가 작년 말부터 방향이 잡혀가고 있다.

로켓 엔진 연소기는 고압으로 연소가 된다. 균일한 압력으로 연소가 되어야 하는데 교란이 일어나 압력·온도가 높아지고 낮아지고 하면 엔진이 폭발한다. 실제 시험 과정에서 엔진이 폭발하는 사례가 많다. 안정적 연소가 되어야 발사체에 달아 비행을 할 수 있으니 꼭 해결해야 할 부분이다. 확실하게 해결됐다고 말하기는 아직 이르고 (해결) 방향을 잡았다고 볼 수 있다. (고 본부장)

tae@yna.co.kr

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