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누리호 21일 발사후 16분7초 '운명의 시간'
미리 보는 누리호 발사 운용 절차·비행 시퀀스
연합뉴스 기자 hl@ihalla.com
입력 : 2021. 10.20. 17:32:19
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한국형 발사체 누리호(KSLV-II)가 20일 전남 고흥군 나로우주센터 제2발사대에 기립 되고 있다.

오는 21일 1차 발사를 시도하는 한국형 발사체 누리호(KSLV-II)의 성공과 실패는 발사 16분 7초(967초) 이내에 결정된다.

 이는 모든 것이 완벽하게 진행될 때 발사체 3단부에 실린 탑재체가 발사 후에 원하는 궤도에 올라가는 데까지 걸리는 시간이다.

 탑재체인 모사체 위성이 목표 궤도인 지구 저궤도(600∼800km)에 올라가려면 이륙 직후부터 1단, 페어링, 2단 분리가 예정된 시간과 고도와 속도에 완벽하게 들어맞게 이뤄져야 한다.

 이 16분 7초 동안 단 하나의 변수가 예상을 벗어나더라도 누리호는 궤도를 이탈하거나 최악의 경우 폭발하는 사태를 맞을 수 있다. 이런 사태가 발생할 경우 과학기술정보통신부(과기정통부)는 '실패'라는 말을 쓰지 않고 '비정상비행'이라는 용어를 사용키로 했다.

 발사가 성공하려면 발사 전날과 당일에 준비가 완벽하게 이뤄져야 하지만, 이는성공을 위한 필요조건일 뿐 결코 충분조건은 아니다.

 ◇ 이송·기립까지 순조롭게 진행…기밀 시험 완벽하게 통과해야

 20일 오후 하늘을 향해 곧게 서 있는 나로호는 추진제와 전기를 공급하는 엄빌리칼(umbilical) 설비와 연결되고 있다.

 엄빌리칼은 5층으로 되어있으며 누리호(47.2m)와 높이(48m)가 거의 비슷하다. 탑재체와 연결되는 공조 엄빌리칼, 전기 공급 엄빌리칼, 추진제 공급 엄빌리칼로 구성된다.

 엄빌리칼 연결과 함께 레인지(발사체 추적) 시스템, 발사체 자세제어계 시스템 점검도 진행된다.

 누리호와 엄빌리칼 연결이 끝나면 기밀 시험에 돌입한다. 기밀 시험은 연료와 산화제 충전 과정에서 막히거나 샐 가능성이 없는지 파악하는 것이다.

 기밀 시험 이외에도 누리호는 탱크 점검, 화재 등에 대비한 소방장비 점검 등도받는다. 발사 전날 준비 작업은 저녁께 마무리된다.



 ◇ 발사 1시간 20분전 연료 주입…10분 전 자동운용프로그램 가동

 발사 당일인 21일, 누리호는 발사 시각이 확정된 후부터 연료 주입을 시작한다.

 현재 발사 예정 시각은 21일 오후 4시가 유력한 만큼 오후 2시 30∼40분께부터 연료 탱크에 충전 작업이 시작될 것으로 전망된다.

 연료 주입이 끝나면 누리호 기립 장치의 철수 작업이 시작된다. 이와 함께 산화제 탱크 충전이 진행되고 충전이 마무리되면 발사 30분 전 기립 장치는 완전히 철수한다.

 발사 25분 전 발사자동운용(PLO) 점검이 이뤄지고 10분 전 되면 PLO가 가동되면서 본격적인 발사 카운트다운에 돌입한다.

 PLO는 한번 가동되면 수동으로 중지시킬 수 없다.

 만약 PLO 가동 중 누리호에 문제가 생긴 것이 시스템에 포착되면 PLO가 발사 시퀀스를 자동으로 중단한다.

 ◇ 1단·페어링·2단·더미위성 분리는 각각 127초·233초·274초·967초에

 발사체 발사 준비가 완료되고 1단 엔진 추력이 300t에 도달하면 지상고정장치(VHD) 해제 명령이 내려지고 발사체가 이륙하기 시작한다.

 1단 분리는 이륙 개시 2분 7초(127초) 후다. 고도 59㎞에서 1단이 분리된다.

 3분 53초(233초) 후에는 공기 마찰이 거의 없는 고도 191㎞에서 페어링(위성 등발사체 탑재물을 보호하는 역할을 하는 덮개)이 분리된다.

 발사 후 4분 34초(274초)가 지나면 고도 258㎞에서 2단이 분리되고 3단 엔진이 가동된다.

 3단 엔진의 연소 시간은 1·2단보다 훨씬 길다. 이륙 후 16분 7초(967초)가 지나 3단 비행 속도가 초속 7.5㎞에 이르고 고도 700㎞에 오르면 3단 추력이 종료된 뒤 탑재체(더미 위성)가 분리된다.

 목표 궤도에 더미 위성이 성공적으로 올라가서 돌고 있는지 확인하려면 자료를 분석한 결과가 있어야 하며, 분석에는 약 30분이 걸린다. 이 때가 되어야 비로소 누리호 1차 발사가 성공했는지 여부를 지상에서 확인할 수 있게 된다.

 1단, 페어링, 2단 분리의 추적과 정보 수신은 제주도에 있는 제주추적소에서 진행된다. 제주추적소에는 추적레이더 1기와 원격자료수신장비 2기가 있다.

 3단 엔진 종료와 더미 위성 분리 등에 관한 정보 파악은 서태평양의 팔라우에 있는 해외추적소에서 맡는다. 팔라우추적소에는 원격자료수신 안테나, 위성통신망, 해저광케이블망 등이 구축돼 있다.

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