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대한민국 최초의 우주발사체인 나로호, 발사 성공까지. 목록

조회 : 3324 | 2013-02-05

나로호 1차 발사를 앞둔 2009년 8월 13일, 따끈따끈 과학에서는 우주강국 대한민국을 향해-나로호(http://www.lg-sl.net/product/scilab/sciencestorylist/HHSC/readSciencestoryList.mvc?sciencestoryListId=HHSC2009080003)’라는 제목으로 나로호가 무엇인지, 나로호의 임무와 발사 준비가 어떻게 이루어지고 있는지 등에 대해 살펴보았었습니다.
며칠 뒤인 2009년 8월 25일 있었던 1차 발사가 아쉽게도 1단 로켓과 2단 퀵모터의 점화에는 성공한 것으로 보이나 위성을 목표 궤도에 올리는 데에는 실패해 부분적인 성공에 그쳐 아쉬움을 남겼었습니다. 그 후에도 수차례 발사 연기와 발사 실패로 나로호 발사 성공은 다음을 기약해야만 했었습니다.

 

 

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위에서부터 시계방향으로 지난 1월 28일 나로호의 이송 과정, 발사대에 세워지는 모습 그리고 아래 두 사진은 나로호가 나로우주센터에서 지난 1월 30일 오후 4시 정각에 발사되는 모습입니다.


그러던 것이 수차례 발사 연기와 2번의 발사 실패를 딛고 2013년 1월 30일 오후 4시 드디어 전남 고흥 외나로도에 위치한 나로우주센터에서 발사가 성공적으로 이루어졌고, 이후 위성 교신까지 무사히 진행 돼 이번 나로호 발사는 최종 성공으로 선언되었습니다.
나로호 발사 성공으로 인해 우리나라는 세계 우주클럽(스페이스 클럽)에 11번째 가입국이 되었습니다(북한이 지난해 12월 12일 발사한 은하 3호 로켓에 실려 있던 광명성 3호 위성의 작동 여부가 확인되지 않아 우리나라를 10번째로 보는 견해도 있음).
나로호 발사에 최종 성공하기까지 10여 년 동안 많은 연구원들이 죄인 아닌 죄인이 되어야만 했고, 전국민들이 성공을 기원하며 나로우주센터를 주목한 것만 십여 차례. 준비 도중 발사 중지 및 연기가 10차례, 2번의 발사 실패. 연구원들은 발사 중지나 연기, 발사 실패 소식을 전할 때마다 고개를 숙여야 했습니다. 많은 연구원들이 우울증과 공황장애까지 앓았다고 하네요. 한국형 발사체 개발이라는 선구자적인 임무를 맡고 있으니 더디고 실패를 하더라도 격려 받고 박수 받아야 마땅한데도 말입니다. 그동안 수고한 연구원들의 고통이 이번 나로호 발사 성공과 함께 시원하게 씻겨 지길 바랍니다.
도대체 이 10여 년 동안 나로호 발사 성공까지 어떤 일들이 있었던 것일까요? 이번 따끈따끈 과학에서는 나로호 발사가 성공하기 까지 일어났던 나로호와 관련된 일들을 하나하나 되새겨볼까 합니다.

 

 

* 알아보기
- 나로호 발사 실패에서 성공까지!
- 나로호 발사 어떻게 이루어 졌나?
- 목표 궤도에 안착한 나로과학위성이 앞으로 할 일은?
   (box tips : 나로과학위성은?)
- 우리나라 우주개발의 역사와 앞으로의 계획은?

 

 

* 생각 키우기
우리나라에는 세계적으로도 주목받고 있는 연구 분야들이 많습니다. 어떤 것들이 있으며, 해당 연구소 및 관련 연구원들은 어떤 노력을 기울이고 있는지 자료를 찾아보도록 합시다.

 

 

- 나로호 발사 실패에서 성공까지!
나로호 발사 성공까지는 10여 년이 걸렸습니다. 물론 전국민의 주목을 받기 시작한 것은 발사가 된다는 소식이 나온 후부터였으니 2009년 8월부터니까 약 4년이 걸린 셈이고요.

 

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2010년 6월 22일 촬영된 나로우주센터의 야경.


2002년 8월 나로호(KSLV-1) 개발사업에 착수한 후 2004년 9월 21일 ‘한․러 우주기술 협력협정’ 체결, 2004년 10월 26일 한국 항공우주연구원과 러시아 흐루니체프사 간의 기술협력 계약이 체결됐고, 2006년 10월 17일에는 ‘한․러 우주기술 보호협정’이 체결되었습니다. 2007년 11월에는 발사체 시스템 상세 설계자료를 인수했고, 2008년 8월에는 상단 비행모델(FM)을 총조립했습니다. 2009년 6월에 나로우주센터를 준공했고요.
이전의 연구 과정 및 나로우주센터 준공까지는 수많은 시행착오가 있었을 테니 연구원들을 칭찬하고 격려하는 박수를 보내는 것으로 대신하고 발사 준비부터 발사에 성공하기까지 약 4년여의 짧지 않은 과정을 되새겨 보도록 합시다. 중요 내용만 시간 순으로 정리해보면 다음과 같습니다.

 

 

1. 2009년 8월 19일 발사시퀀스 진행 중 발사 중지
발사시퀀스 진행 중 7분 56초를 남겨둔 상황에서 이상이 발견되어 발사가 연기됐어요. 발사체 내 밸브들을 작동시키는 고압탱크의 압력 저하가 원인인 것으로 알려졌습니다.

 

2. 2009년 8월 25일 1차 발사 부분 성공, 페어링 분리 이상으로 위성은 궤도진입 실패
이날 오후 5시에 발사된 나로호는 1단 엔진과 2단 킥모터는 모두 정상적으로 작동되고 위성 분리까지는 정상적이었으나 위성을 목표궤도에 정확히 올려 보내지는 못했습니다. 나로호 이륙 후 약 216초에 이루어진 페이링(위성보호덮개) 분리 과정에서 한쪽은 정상적으로 분리되었으나 나머지 한쪽이 540초까지 붙은 채로 비행을 하게 돼 자세 제어가 불가능 했던 것이 원인이라고 하네요.

 

3. 2010년 6월 9일 발사대 소화장치 오작동으로 발사 연기
오후 5시로 예정되었던 나로호 발사를 위해 발사운용 절차를 진행하는 과정에서 추진제 주입을 위해 산화제 공급라인을 냉각하는 과정에서 소화장치의 오작동으로 인해 소화용액이 분출되는 사고가 있어 발사운용을 중지하였습니다. 이 사고로 발사패드 주변에 설치된 3개의 소화용액 분사노즐에서 소화용액이 분출되었고, 발사체를 향해 직접 분사되지는 않았지만 오작동 원인과 나로호에 미치는 영향 등을 파악하기 위해 발사를 연기하리고 했답니다.

 

4. 2010년 6월 10일 2차 발사 실패, 나로호는 비행 중 폭발로 통신 두절
오후 5시 1분께 발사된 나로호는 이륙 후 137.19초까지는 정상적으로 비행하였으나 이후 지상추적소와의 통신이 두절되었습니다. 나로호 상단의 탑재카메라 영상을 분석했을 때 영상이 밝아지는 것으로 아마도 나로호는 1단 연소 구간에서 비행 중 폭발했을 것이라고 합니다.

 

5. 2012년 10월 26일 발사 준비 과정에서 이상 발견으로 발사일정 조정
오전 10시 01분 경 나로호 발사 준비 과정 중 1단부와 발사대와의 연결 부위(헬륨가스 주입부)에서 이상을 발견하여 문제 해결을 위해 발사 연기가 불가피했답니다.

 

6. 2012년 11월 29일 전기신호 이상 발견으로 발사 중지
오후 4시 발사 예정이었으나 리허설가지 완료하고 발사 전 2단 점검 과정에서 전기신호 이상이 발견되어 발사를 중지하였습니다. 나로호 2단의 추력방향제어기(TVC)*를 점검하는 과정에서 일부 전기신호(전류)의 이상으로 당일 발사가 불가능했답니다.
* TVC(Thrust Vector Control) : 나로호 상단 로켓의 방향을 제어하는 장치

 

7. 2013년 1월 30일 오후 4시 나로호 3차 발사 성공
이날 오후 4시에 발사된 나로호가 9분여의 숨 막히는 과정을 무사히 마치고 목표 궤도에 나로과학위성을 올려놓았습니다. 다음날 새벽 3시 28분 대전 한국과학기술원 인공위성연구센터에 위치한 국내 지상국과의 최초 교신에도 성공했답니다.

 

 

- 나로호 발사 어떻게 이루어 졌나?
나로호 발사가 어떻게 이뤄졌는지 시간의 순서대로 한 번 따라가 볼까요?

 

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1. 이륙과 동시에 회피기동
1월 30일 오후 4시 정각에 발사된 나로호는 발사 직후 약 10초 동안 북동쪽으로 살짝 기울어진 채로 날아갔어요. 휘청거리는 나로호로 인해 모두들 발사에 실패하는 것이 아닌가 깜짝 놀랐었는데요, 사실은 계획된 움직이었다고 해요. 이는 회피기동이라는 계획된 움직임으로, 나호로가 수직으로 날아갈 경우 뜨겁고 강력한 불꽃으로 인해 발사대 주위에 남아있던 전선 등을 비롯한 시설물들에 손상을 주지 않기 위한 것이었다고 해요. 약 10초 동안의 회피기동을 마친 나로호는 상공 900m 지점에서 진행방향을 다시 수직으로 되돌리는 ‘킥 턴’을 했는데 이 과정이 우리가 보기에는 휘청거리는 것처럼 보였던 것이랍니다.

 

2. 54초 후 음속 돌파
고도 7.2Km 지점에 다다른 나로호는 음속을 돌파하고, 결함이 있을 때에는 폭발의 위험성이 있는 첫 고비를 잘 넘겼답니다.

 

3. 3분 35초 후 위성보호덮개인 페어링 분리
고도 177Km에 다다른 나로호는 페어링(위성보호덮개) 분리에 성공합니다. 1차 발사 과정에서 한쪽 페어링 분리 실패로 위성을 본 궤도에 올리지 못했던 것을 기억하겠지요? 아픈 실패의 기억 때문에 이 과정은 많은 이들이 숨죽이며 지켜봐야만 했답니다.

 

4~6. 1단 엔진 정지에서 분리까지
3분 49초 후 고도 193Km에 다다른 나로호의 1단 엔진은 정지됩니다. 이후 역추진 로켓이 점화되고, 약 3초 뒤 고도 196Km에서 1단이 분리됩니다.

 

7. 2단 로켓 점화
약간의 시간이 흐른 6분 35초 후 고도 303Km의 나로호는 2단 로켓이 점화됩니다. 2단 로켓의 점화가 이뤄지면 사실상 발사는 성공한 것으로 본답니다.

 

8. 2단 연소 종료
7분 33초 후 2단 로켓의 연소도 종료되고 목표 궤도에 진입하는데, 이때의 고도가 305Km랍니다.

 

9. 위성 분리 및 궤도 진입
나로호가 발사된 지 약 9분이 흐른 후 위성이 분리된 후 궤도 진입에 성공합니다. 이로서 나로호는 9분여의 비행을 성공적으로 마치고 발사에 성공하게 됩니다.

 

10. 위성과의 첫 교신 성공까지
발사 1시간 50분 후에는 노르웨이 스발바드 지상국과 비콘 신호접속에 성공했고, 발사 다음날인 31일 오전 3시 28분에는 대전에 위치한 한국과학기술원(KAIST) 위성센터와 첫 교신에 성공하게 됩니다. 이로서 대한민국 첫 발사체인 나로호는 발사 성공을 선언할 수 있게 되었습니다.

 


발사에 성공한 나로호가 촬영하여 보내온 영상. 출처(한국항공우주연구원) /

 

- 목표 궤도에 안착한 나로과학위성이 앞으로 할 일은?
 나로과학위성의 임무에 대해서는 따끈따끈 과학에서 이전에도 살펴본 적이 있지만, 발사에 성공하고 목표 궤도에 안착했으니 다시 한 번 정리는 해 보는 것이 좋을 것 같아요.
나로과학위성은 생각보다 아주 단순한 임수를 1년 동안 수행하게 됩니다. 앞으로 약 한 달간의 초기 운영을 거쳐 1년 동안 지구 타원궤도를 초속 약 8Km의 속도로 103분당 1회 그러니까 하루에 약 14바퀴씩 돌면서 탑재된 이온층 관측센서와 우주 방사선량 측정센서로 우주환경을 관측하게 된답니다. 또 탑재된 레이저 반사경으로 나로과학위성의 위성궤도를 정밀 관측할 수 있도록 해주고, 펨토초 레이저, 자세제어용 반작용 휠, 적외선 영상센서, 태양전지판과 전개용 힌지 등 우주 기초․핵심기술개발사업 등을 위해 개발된 국산기술의 우주환경 검증을 수행하게 된답니다.
어렵게 쏘아올린 위성의 수명이 왜 1년 밖에 안 되고, 임무는 왜 이렇게 단순할까 좀 의아할 거예요. 이번 나로호 발사는 자력으로 발사에 성공하고, 위성을 본궤도에 올리는 것에 의의를 둔 것이라고 보면 쉬워요. 이번 나로호 발사 성공으로 인해, 앞으로의 우주기술개발에 더 속도가 붙을 수 있으니 발사 성공만으로도 제 몫을 다한 것이라고 보면 된답니다.

 

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나로과학위성의 그래픽 이미지. 앞으로 1년 동안 하루에 지구를 14바퀴씩 돌면서 맡은바 임무를 수행하게 된답니다.

 

 

 

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- 우리나라 우주개발의 역사와 앞으로의 계획은?
말로 설명할 필요 없이, 간단하게 우리나라 우주개발계획을 담은 아래 그림을 크게 한 장 출력해 벽에 붙여두고 살펴보는 것은 어떨까요? 아래 이미지는 한국항공우주원이 나로호 발사에 대한 정보를 담은 인터넷 페이지(www.kslv.or.kr)에 올려 둔 자료인데요, 그림에서 보면 2020년경이면 달 탐사선까지 쏘아 올릴 계획이랍니다. 최근에는 이 계획을 앞당길 것이라는 보도도 있었는데요, 앞으로의 우주개발계획이 어떻게 실현되어 가는지 이 자료와 함께 지켜보는 것도 좋을 것 같습니다.

 

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[대용량 이미지 다운받기 : http://www.kslv.or.kr/images/lnch/sub01_image.jpg]


※ 이번 주 따끈따끈 과학에 실린 사진과 그래픽 이미지, 자료는 모두 한국항공우주연구원에서 보도용 자료로 공개한 것임을 밝혀둡니다. 출처 : www.kslv.or.kr

 

 

* 더 찾아보기
- 한국 최초 우주발사체 ‘나로호(KSLV-1)' 공식 홈페이지 : www.kslv.or.kr
- 카리스쿨(Kari School) : www.karischool.re.kr
- 한국우주소년단(Young Astronauts Korea) : www.yak.or.kr
- 한국항공우주연구원 : www.kari.re.kr

 

 

* 생각 키우기
우리나라에는 세계적으로도 주목받고 있는 연구 분야들이 많습니다. 어떤 것들이 있으며, 해당 연구소 및 관련 연구원들은 어떤 노력을 기울이고 있는지 자료를 찾아보도록 합시다.
※예, 인공 태양이라 불리는 한국형 핵융합연구장치인 KSTAR.-국가핵융합연구소(www.nfri.re.kr)

주제!
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