▲ 한국형발사체 시스템= 1·2·3단 및 탑재부·페어링 등으로 구성

지난해 나로호 발사 성공으로 세계에서 11번째 스페이스클럽(Space Club)에 가입한 대한민국이 한국형발사체 개발로 새로운 우주 개발에 도전하고 있다. 미래창조과학부와 한국항공우주연구원이 개발하고 있는 한국형발사체는 나로호 개발의 기술과 경험을 바탕으로 개발 중인 3단형 우주발사체로, 2020년 발사를 목표로 하고 있다. 한국형발사체가 성공적으로 개발되면 인공위성은 물론 달 탐사에도 도전할 수 있어, 우리나라 우주개발의 꿈을 획기적으로 앞당길 것으로 기대되고 있다. 이미 나로호 개발과정에서 한국형발사체 주력엔진인 75t급 액체엔진의 설계와 주요 부품 제작이 마무리됐고, 내달부터는 이 부품에 대한 본격적인 부품 시험에 들어갈 예정이다. 또 지난달에는 한국형발사체 3단 엔진에 적용될 7t 액체엔진 연소기에 대한 지상연소시험을 성공적으로 마치며 성공 확률을 높였다.

◆한국형발사체 2020년 발사 예정

한국형발사체는 75t 액체엔진 4기가 장착되는 1단과 고공용 75t 엔진 1기로 이뤄진 2단, 7t 엔진 1기로 마지막 추진력을 얻는 3단 등 총 3단형으로 구성된다. 100㎏급 소형 인공위성을 150~300㎞ 상공의 지구 저궤도 진입시킬 수 있는 나로호보다 수송능력이 커, 1.5t 무게의 위성을 약 700㎞ 궤도에 투입할 수 있는 능력을 갖추고 있다.

2017년에는 75t 엔진 하나를 1단으로 장착한 축소형 2단 발사체의 시험발사를 이뤄지고, 2018년부터 각각의 단별 시험을 거쳐 신뢰성을 확보하면, 2019년 한국형발사체 시험 발사 준비가 완료돼 2020년에 발사될 예정이다.

▲ 한국형발사체 7t엔진 연소기연소시험. 항우연 제공

◆한국형발사체 성공 여부는 엔진의 자력 개발

한국형발사체 개발 성공의 관건은 엔진에 있다. 현재 항우연은 한국형발사체에 장착될 7t과 75t 액체엔진을 개발 중으로, 이 두 종류 엔진의 자력 개발이 전체 사업의 성패를 판가름하게 된다.

우선 지난달 한국형발사체 3단 엔진에 적용될 7t 액체엔진이 첫 지상연소시험을 성공적으로 마치면서 한국형발사체 사업이 속도를 내고 있다. 7t급 연소기의 헤드부 성능 검증과 연소실 벽면의 내구성 검증을 위한 시험 결과, 연료와 산화제가 정상적으로 공급됐으며, 연소기를 보호하기 위한 단열 코팅도 별다른 손상을 일으키지 않았다. 또 연소기의 성능을 나타내는 주요 인자인 연소특성속도에서도 목표값을 상회하는 결과를 확보하면서 엔진 개발 성공 확률을 높였다.

75t 엔진도 이미 초기설계를 끝내고 시험시설 완공을 기다리고 있다. 올해 상반기 중으로 시험시설이 마무리되면 75t 연소기 시험이 추진될 예정으로, 이 같은 시험을 시작으로 2020년 발사까지 오랜 기간에 걸쳐 각종 시험을 통해 각 부분품의 신뢰성을 확보하는 과정을 거치게 된다.

엔진 시험시설이 완공되면 내년부터는 7t과 75t 엔진에 대한 본격적인 시험이 진행될 예정으로, 한국형발사체 개발사업이 가시화될 전망이다. 75t 엔진은 대형 엔진은 아니지만, 대형엔진에 비해 개발이 쉽고 향후 양산을 고려해 경제성과 효율성을 만족시킬 수 있는 가능성이 높아 한국형발사체 엔진으로는 제격이라는 평가를 받고 있다.

▲ 한국 첫 우주발사체 '나로호(KSLV-1)'가 지난해 1월 30일 오후 전남 고흥군 외나로도 나로우주센터에서 우주를 향해 발사되고 있다. 항우연 제공

◆우주개발선진국 기반 마련

미래부와 항우연은 개발·제작되고 있는 한국형발사체 부품을 시험할 수 있는 시설을 공사 중으로, 올해 상반기부터 하나둘씩 모습을 드러낸 예정이다. 우선 전남 나로우주센터에 연소기 연소시험설비와 터보펌프 실매질 시험설비, 3단 엔진 연소시험설비, 엔진 고공 연소시험설비, 추진기관 시스템 시험설비 등이 들어서고, 항우연 등 연구기관에 터보펌프 대형·소형 상사시험설비와 추진공급계 시험설비, 엔진 조립·기능시험설비 등이 조성된다.

이로써 우리나라는 발사체 개발을 위한 필수적인 인프라 시설도 확보하게 돼 우주개발 선진국으로 도약할 수 있는 기반도 다질 전망이다.

■ 한국형발사체 개발 추진기관 시험설비 구축계획(안)
구분	시험설비명	용도	완공연도
나로우주센터	연소기 연소시험설비	연소기/가스발생기 연소시험	2014
	터보펌프 실매질 시험설비	실매질 이용한 7t/75t급 터보펌프 시험	2014
	3단엔진 연소시험설비	7t 엔진 지상/고공조건 연소시험	2015
	엔진 지상 연소시험설비	액체엔진 지상조건 연소시험	2015
	엔진 고공 연소시험설비	액체엔진 고공조건 연소시험	2015
	추진기관시스템 시험설비	1/2/3단 추진기관 개발/인증 시험 수행	2015
항우연 등	터보펌프 대형 상사시험설비	상사매질 이용한 75t급 터보펌프 시험	2014
	터보펌프 소형 상사시험설비 확장	상사매질 이용한 7t 터보펌프 시험	2012
	추진공급계 시험설비	기체/엔진 공급계 개발/인증 시험	2014
	엔진 조립/기능 시험설비	엔진 시스템 총조립 및 기능시험	2014

나운규 기자 sendme@cctoday.co.kr

출처: 충청투데이, http://www.cctoday.co.kr/news/articleView.html?idxno=830844