‘스페이스 클럽’이라는 단어를 들어본 적이 있는가?
스페이스 클럽이란 자국의 기술로 인공위성 발사에 성공한 국가들을 부르는 명칭이다. 이번 나로호가 2차 발사에 성공하면 우리나라는 10번째 스페이스 클럽 국가가 된다. 나로호의 성공을 기원하며 나로호에 대해 알아보자.

위성의 구조와 역할

위성은 1단 로켓과 2단 로켓으로 구성된다. 위성을 궤도 안에 진입시키기 위해서는 일정 높이에 도달했을 때 1단 로켓을 분리시켜야 한다. 1단 로켓을 분리시킴으로써 수평을 유지하고 일정한 속도록 갖도록 할 수 있다. 이 과정이 제대로 이뤄지지 않을 경우 지구로 추락하게 된다. 현재의 기술력으로는 1단 로켓만으로 속도를 제공하는 것이 불가능하다. 그렇기 때문에 2단 로켓을 통해 순차적으로 속도를 높인다.
나로호의 경우 1단 로켓은 300km 고도까지 위성을 운반하는 역할을 하고, 이후의 궤도 진입까지 2단 로켓을 사용한다. 사진과 같이 170톤급 추진력을 갖는 1단 로켓엔진과 7톤 추진력을 갖는 2단 모터로 구성돼 있다.
러시아에서 만든 1단 로켓은 액체 연료를 사용하고, 우리나라의 기술로 제작한 2단 로켓은 고체 연료를 사용한다. 사용하는 연료가 다른 것은 엔진의 특성이 다르기 때문이다. 추진력이 강한 액체연료는 공기 저항이 심한 지구의 70km 상공까지 나로호에 추진력을 가한 뒤 1단 로켓은 분리된다. 분리된 로켓은 지상으로 떨어지는 동안 공기와의 마찰열로 인해 타서 분말의 형태로 떨어지며 경우에 따라 잔해가 생기기도 한다. 1단 로켓과 분리된 2단 로켓은 관성으로 인해 지구의 상공 300km까지 올라간다. 상공 300km에 도달한 로켓은 고체 연료를 사용해 위성의 궤도상으로 올리는 역할을 한다. 2단 로켓의 상단 부분에 탑재 돼 있는 위성은 궤도에 진입한 후 로켓과 분리돼 궤도를 돌게 된다.
우주 발사체가 발사와 궤도 진입까지의 과정을 표로 자세히 알아보도록 하자.

나로호의 2차 발사
세계 여러 나라들이 다양한 목적으로 우주 개발에 힘쓰고 있다. 우리나라도 예외일 수는 없다. 선진 개발국들에 비해 약 40년간 늦은 출발이었지만 지난 몇 년간 꾸준한 연구와 투자로 괄목할 만한 성과를 거뒀다. 이를 증명해 줄 우리나라 과학자들의 염원을 담은 ‘나로호’가 다가오는 6월 9일, 2차 발사를 앞두고 있다.
6.2지방선거와 천안함 사건 등의 국내 상황으로 인해 나로호의 2차 발사가 크게 다뤄지고 있지 않은 상황이다. 하지만 나로호의 성공 여부는 우리나라가 우주 개발국으로서의 위치를 정립할 수 있는 중요한 기점이 될 것이다.
나로호는 러시아로부터 도입된 1단 로켓과 국내 자력으로 개발된 2단 로켓으로 구성된 우리나라 최초의 우주발사체이다. 비록 1차 발사는 실패했지만 나로호는 우주개발에서 국제적으로 기술이전을 기대하기 어려운 전략적 기술인 발사체 기술의 경험 확보와 자립화 기반을 마련했다. 또한 해외 발주에 의존하던 위성발사를 국내에서 수용하는 것을 가능하게 했다. 전문가는 다가오는 2차 발사에서 성공하면 우리나라가 스페이스 클럽의 10번째 국가가 됨과 동시에 국가브랜드의 제고 효과에 큰 의미를 둘 수 있을 것이라고 말한다.
나로호는 지난해 8월 25일 1차 발사를 했지만 궤도 진입의 실패로 2차 발사를 기다리고 있다. 전문가들은 궤도 진입의 실패 원인을 페어링의 비정상분리라고 말하고 있다.
페어링은 위성을 보호하기 위한 보호덮개로 발사된 위성을 공기와의 마찰에서 보호하는 역할을 한다. 따라서 발사체는 공기가 희박한 고도에 이르면 페어링을 분리시킴으로써 속도를 유지할 수 있다. 나로호의 1차 발사 당시, 2개로 이뤄진 페어링의 한쪽이 제시간에 분리되지 않아 궤도 진입에 실패한 것이다. 2003년까지의 통계에 따르면, 위성발사의 실패 원인으로 추진 시스템의 문제가 66.3%로 가장 많이 나타났으며, 나로호와 같이 페어링의 문제는 12.6%로 나타난다. 나로호의 1차 발사를 분석 해 본 결과, 가장 많은 실패 원인으로 꼽히는 추진 시스템에는 문제가 없는 것으로 보이고, 문제로 거론된 페어링의 문제를 보완해 2차 발사의 성공이 기대된다.
 최윤진 기자 dbswls@snut.ac.kr
 유혜지 인턴기자 soar_be@snut.ac.kr

Interview

권혁동 기계설계자동화공학과 교수 도움말 : 한국항공우주연구원 위성연구 본부장 이상률 박사

Q1단 로켓으로 러시아의 발사체를 사용하는데 스페이스 코리아가 가능한가요?
우리나라는 지난 20여년동안 우주분야에 많은 발전이 있었습니다.
나로호는 한-러에 의한 공동개발로 계획했지만 국내에 독자적인 우주센터를 건설했습니다. 스페이스 클럽국이 되기 위해서는 자국의 발사체를 이용해야 하지만 이 과정에서 우리나라의 기여나 역량을 볼 때 스페이스 클럽 국가로 간주되는 것이 가능할 것으로 봅니다.
스페이스 클럽국이 되면 우주기술의 비교우위를 국제적으로 과시해, 국가의 브랜드를 올릴 수 있습니다.
Q인공위성, 로켓, 우주발사체는 어떤 차이가 있나요?
인공위성은 지구 주위를 어떤 특수한 목적을 위해 일정한 주기를 가지고 회전하는 것을 말합니다. 또한 위성은 질량이 큰 물체 주위를 도는 질량이 작은 물체로서 우주발사체의 상단에 위치해 발사되는 대상이 됩니다.
우주발사체나 로켓은 혼용되기도 하지만 정확한 의미로 로켓은 추진력을 가진 로켓엔진을 의미합니다. 나로호의 경우는 2단 로켓으로 구성 돼 있으며, 각각 특성에 따라 서로 다른 연료를 사용합니다.
즉, 우주발사체는 인공위성과 로켓으로 구성돼 있습니다.
Q세계 여러 나라들이 우주 개발에 힘쓰고 있는데, 그 궁극적인 이유는 무엇인가요?
우주개발을 통한 인공위성은 일상생활을 풍요롭게 함과 동시에 기계, 항공, 전자, 소재 등의 분야에서 인류의 안전과 미래를 위한 정보를 제공합니다. 따라서 우주 개발은 군사, 안보 등의 실익과 함께 국격을 높이는 수단 중의 하나라고 할 수 있습니다.
우리나라는 현재 1단용 대형 액체엔진개발기술은 보유하지 못한 상태이나 인공위성 분야에서는 다목적실용위성 시리즈를 통한 고해상도 지구관측위성개발로 선진국에 6~7위권에 근접하는 성과를 보이고 있습니다.