우리나라 독자 기술로 개발된 한국형 발사체 ‘누리호(KSLV-II)’가 6월 21일 다시 한 번 우주를 향한 도전에 나선다. 발사 목표 시각은 오후 4시이다.

지난해 10월 21일이 1차 발사에 이어. 8개월 만이다.

만반의 준비를 마친 누리호는 현재 연료와 산화제 등 추진제 주입을 기다리고 있다.

오전 10시부터믐 최종 점검이 진행되고 10시 30분에는 추진제 주입을 결정하기 위한 회의를 열고, 주입이 결정되면 발사 시각 4시간 전부터 추진제를 발사체에 넣는 작업이 이뤄진다.

연료탱크와 산화제 탱크를 순서대로 채운 뒤엔 발사체를 지탱하고 있는 기립 장치를 떼어낸디.

육상과 해상 등의 안전 통제도 함께 이뤄지며, 지상의 경우 발사 경계구역은 발사대를 중심으로 3km 이내로, 사람과 차량의 통행이 모두 제한된다.

이날 오후 2시 발사위원횐에서 최종 발사 시각을 결정하고, 오후 2시 30분에 발표할 것으로 보인다.

우주 물체와의 충돌 가능성, 기상 상황 등이 모두 고려 대상이다.

누리호는 당초 지난 6월 15일을 발사 예정일로 확정했다가, 기상 악화로 6월 16일로 하루 연기돼 전(15일) 오전 발사대 기립 작업을 마치고 발사를 기다렸다가 발사 전 점검을 하던 도중 발사체 1단부 산화제 탱크에서 센서 이상이 감지돼 떠다시 발사가 연기됐다.

발사댜에서 조립동으로 이동한 누리호는 점검을 통해 지난 17일 산화제 탱크 내의 레벨 센서에 문제가 있다는 것을 확인하고 레벨 센서를 예비품으로 교체한 결과 신호에 문제가 없는 것을 최종 확인함에 따라 발사 예정일을 6월 21일로 결정했다.

이로 인해 장마의 영향을 받지 않을까 우려도 있었지만 발사가 예상되는 오후 3시에서 7시 사이 전남 고흥 나로우주센터에 비가 올 확률은 30% 이하로 예보됐으며, 바람은 초속 7m 안팎이나 그 이하로 예상돼 발사에 지장을 줄 정도는 아니라는 분석이 나왔다.

누리호는 어제(20일) 발사대에 수직으로 세워졌고, 전원과 연료, 산화제 충전을 위한 케이블을 연결한 뒤 발사체 기능 점검을 마쳤다.

누리호는 21일 오후 4시를 목표로 사전 발사 준비 작업이 진행되고 있다.

누리호는 발사 후 16분 7초간 비행해 고도 700㎞ 상공에 위성을 안착시키는 최종 임무를 떠안고 있다.

누리호의 연료 주입은 발사 4시간 전부터 이뤄진다. 공급라인과 탱크를 먼저 냉각한 뒤 산화제(액체산소)와 연료(케로신)를 충전한다.

충전을 완료하고 발사체 기립장치를 철수하면 모든 발사 준비는 완료된다.

이때까지 모든 기기가 정상이고 기상 등 환경에 이상이 없다면 발사 10분 전부터는 발사 자동운용모드를 작동한다. 컴퓨터가 정해진 순서에 따라 이상 유무를 다시한 번 확인한 뒤, 이상이 없으면 자동으로 카운트다운을 시작하고 곧 1단 엔진이 점화된다.

1단 엔진 4기는 2기씩 0.2초 간격으로 점화된다. 4기의 엔진이 서로 간섭하지 않고 마치 하나의 엔진처럼 작동하는 게 관건이다. 추력이 목표치인 300톤에 도달하면 지상 고정장치가 해제되고 드디어 발사체가 이륙한다.

화염을 내뿜으며 치솟은 누리호는 속도가 워낙 빨라 지상에서 눈으로 직접 볼 수 있는 시간은 길지 않다.

발사체는 이륙 2분 7초(127초) 만에 고도 59㎞에 올라 1단 연소를 끝내고, 2단 로켓이 점화돼 우주의 경계로 간주되는 고도 100㎞ 지점까지 통과시킨다.

발사 3분 53초(233초) 후에는 공기 마찰이 거의 없는 고도 191㎞에 도달하고, 이째부터 필요가 없어진 위성 보호 덮개(페어링)를 분리한다.

이제 관건은 3단 로켓이다. 2단 로켓을 지구 쪽으로 떨궈내고 가장 작은 모습이 된 누리호는 발사 후 4분 34초(274초) 지점 258㎞ 고도에서 마지막 남은 3단 로켓을 점화한다.

3단 로켓은 521초간 추력을 발휘하며 누리호를 700㎞ 고도까지 밀어올리는 임무를 맡는다.

지난해 10월 1차 발사 땐 필요시간보다 연소시간 46초가 부족해 목표 속도(초속 7.5㎞)에 도달하지는 못했다. 연소가 예상보다 빨리 끝나 위성을 궤도에 안착시키는 데 실패한 것이다.

항공우주연구원은 당시 산화제가 일부 누설됐던 것으로 보고, 이번에 헬륨탱크 고정장치 등을 강화했다.

누리호가 지난해 1차 발사 당시 실패했던 ‘위성 안착’이라는 임무를 본격 수행하게 된다.

발사 후 14분 47초(897초)에 약 162㎏의 성능 검증 위성을 먼저 분리한다.

이때 고도(700㎞)와 속도(초속 7.5㎞)라는 2가지 조건을 모두 갖춰야 지구 저궤도 안착이 가능하다.

16분 7초(967초)에 약 1.3톤의 위성모사체(더미 위성)까지 분리하면 누리호의 임무는 종료된다.

누리호가 임무에 성공했는지는 발사 약 30분 뒤 위성 분리 관련 데이터 확인을 통해 알 수 있다.

성능 검증 위성과의 첫 교신은 발사 42분 23초 후 남극 세종기지에서 이뤄진다.

항공우주연구원은 발사 1시간 10분 뒤(오후 4시 발사 기준 오후 5시 10분) 언론 브리핑을 예정했는데, 이때 누리호의 대략적 성공 여부가 처음 공개될 것으로 보인다.

◆Tip= 한국형발사체 ‘누리호’= 1.5톤급 실용위성을 지구 상공 600~800km 태양 동기 궤도에 직접 투입할 수 있는 3단형 발사체이다.

사용되는 엔진은 75톤급 액체엔진과 7톤급 액체엔진으로, 1단은 75톤급 엔진 4기를 클러스터링해서 구성하고, 2단에는 75톤급 엔진 1기, 3단에는 7톤급 엔진 1기가 사용된다.

설계, 제작, 시험 등 모든 과정이 국내 기술로 개발됐다.
누리호 개발 사업은 1단계에서 추진기관 시험설비 구축과 7톤급 액체엔진 연소시험, 2단계 목표인 75톤급 액체엔진 개발과 시험발사체 발사(2018년)에 성공했다.

시험발사체는 75톤급 액체엔진의 비행성능을 확인하기 위해 75톤급 액체엔진 1기로 구성된 1단형 발사체로 우리나라는 시험발사체 발사 성공으로 세계 7번째로 75톤급 이상의 중대형 액체로켓엔진 기술을 확보하게 됐다.

그 후 75톤급 엔진 4기를 하나로 묶는 클러스터링 기술이 적용된 1단 종합연소시험을 수행했으며, 2021년 10월 21일 누리호 1차 비행시험이 진행됐다.