누리호 4차 발사 ‘D-3’···“13기 위성 싣고 韓 우주강국 도약 비상”

전라남도 고흥에 위치한 나로우주센터 조립동에서 연구진들이 누리호 4차 발사 총조립 작업을 수행하고있다. [사진=우주항공청]

[이뉴스투데이 김재한 항공·방산 전문기자] 누리호 4차 발사가 초읽기에 들어갔다. 오는 27일 새벽, 국내 우주기술의 집약체인 한국형 발사체 누리호가 13기의 위성을 싣고 우주를 향해 날아오를 예정이다.

24일 우주항공청에 따르면 이번 발사는 민간 기업이 처음으로 제작을 주관한 발사체에 차세대중형위성 3호와 국내 산·학·연이 제작한 12기의 큐브위성 등, 역대 가장 많은 수의 위성을 궤도에 올리는 도전이다. 여기에 한국 최초의 야간 발사가 더해지며, 이번 4차 발사는 국내 우주 분야를 한 단계 더 도약시키는 분수령으로 평가된다.

◇ 총조립 완료 후 발사 준비 본격화

현재 누리호 발사는 계획대로 순조롭게 준비되고 있다. 우주항공청과 한국항공우주연구원은 9월 16일부터 19일까지 극저온 환경에서 추진공급계 상태와 발사운용 절차를 점검하는 ‘산화제 충전배출 사전시험(Wet Dress Rehearsal, WDR)’을 마쳤고, 지난 20일에는 총조립 현장을 담은 사진과 영상을 공개했다. 공개된 영상에는 3단 기체 조립을 마친 뒤 최종 총조립 작업에 돌입한 모습이 담겨 있다.

발사 준비는 발사 당일까지 숨 돌릴 틈 없이 이어진다. 우주항공청에 따르면 누리호는 발사 하루 전인 25일 오전 조립동에서 ‘트랜스포터’라는 대형 이송 장비에 실려 발사대로 이동한다. 누리호는 길이 약 47.2m, 무게 200t에 달하는 대형 발사체인 만큼, 이송 과정은 바람의 세기와 지면의 미세한 흔들림까지 고려해야 하는 고난도 작업이다.

발사대에 도착한 누리호는 이렉터(Erector)에 의해 수직으로 세워지고, 고정 및 설치 작업을 마치면 본격적인 발사 운용 모드에 진입한다.

발사 당일인 26일에는 추진제와 헬륨 충전을 위한 최종 점검이 이뤄지고, 액체산소와 케로신 충전을 위한 준비 절차가 마무리된다. 추진제 충전 여부 결정 이후에는 발사관리위원회가 열려 발사 시간을 최종 확정하며, 발사 4시간 전 기립장치 철수와 함께 최종 발사 여부가 결정된다.

발사 10분 전부터는 발사관제시스템이 이륙 직전까지 자동 절차를 수행하는 ‘발사 자동운용(PLO)’ 단계가 시작된다. 이후 엔진 점화와 함께 1단 엔진 추력이 300톤에 도달하면 고정장치가 해제되고, 누리호는 우주로 향해 힘차게 솟구친다.

누리호의 전체 비행 시간은 약 21분, 즉 1284초다. 이륙 후 125초에 1단 로켓이 분리되고, 234초에 페어링이 열린다. 이어 272초에 2단 분리가 이뤄지고, 807초에는 고도 600km에서 차세대중형위성 3호가 분리된다. 이후 827초부터 큐브위성 12기가 차례로 사출되면서 누리호의 비행은 종료된다.

누리호 4차 발사 과정. [자료=우주항공청]

발사체에서 분리된 로켓 잔해는 사전에 설정된 공해상 낙하 구역에 떨어지도록 설계됐다. 우주청에 따르면 분리된 1단과 페어링, 2단은 발사장으로부터 각각 약 430km, 약 1585km, 약 2804km 떨어질 공해상에 낙하될 것으로 예측된다. 이러한 사항은 국제사회에 모든 항행 경고로 미리 공지됐다. 아울러 비행 데이터와 궤도 정보는 나로우주센터, 제주 추적소, 태평양 팔라우 추적소에서 수신해 분석할 예정이다.

◇ 역대 최다 13기 위성 우주로 이송

4차 발사의 가장 큰 특징은 단연 ‘역대 최다’인 13기의 위성을 탑재했다는 점이다. 1차 발사에서는 위성 모사체 1기, 2차에서는 성능검증위성 1기와 위성 모사체 1기, 3차에서는 차세대소형위성 2호와 큐브위성 7기 등 총 8기의 위성이 실렸던 것과 비교해 탑재 규모가 크게 확대됐다.

이번에 탑재된 위성 가운데 가장 주목받는 것은 주탑재체인 차세대중형위성 3호다. 한국항공우주산업(KAI)이 제작한 이 위성은 크기와 중량 면에서 가장 크며, 고도 600km의 태양동기궤도에서 오로라·대기광 촬영, 지구 자기장·플라즈마 환경 분석 등의 과학임무를 수행한다. 또한 줄기세포 기반 3D 바이오 프린팅 실험까지 계획돼 있어 의료·바이오 분야에서도 중요한 연구 성과가 기대된다.

발사 시간이 야간인 27일 0시 54분~1시 14분 사이로 정해진 이유도 차세대중형위성 3호의 오로라 관측 임무 때문이다. 위성이 적도 상공을 지나는 순간 해당 지역의 태양 시각이 오후 12시 40분이 되도록 궤도를 설정해야 하기 때문이다.

이와 함께 국내 대학·연구소·스타트업이 개발한 12기의 큐브위성도 대거 실린다. 크기는 작지만 임무는 다양하고 혁신적이다. 세종대 ‘스파이론’은 적외선 센서로 바다의 플라스틱 오염을 탐지하고, 서울대 ‘스누글라이트-III’는 두 기의 위성이 서로 위치를 파악하며 이동하는 ‘편대비행 기술’을 검증한다.

우주로테크의 ‘코스믹’은 위성이 임무 종료 후 스스로 궤도를 이탈해 지구 대기에서 소멸하는 ‘자력 폐기 기술’을 시험한다. 스페이스린텍의 ‘비천’은 단백질 결정화 실험을 통해 우주 의약 연구에 기여할 예정이다. 이처럼 다채로운 큐브위성들의 참여는 국내 우주산업 생태계가 연구기관 중심에서 대학·스타트업·민간 기업으로 본격 확장됐음을 보여준다.

누리호 4차 발사 위성 탑재 형상과 위성 분리 및 사출 방향. [자료=우주항공청]

이번 발사에서 처음 적용된 ‘다중탑재어댑터(MPA)’도 돋보인다. 이는 누리호 상단에서 12기의 큐브위성을 순차적으로 분리하는 장치다. 누리호가 목표 궤도에 도달한 뒤 807초 지점에서 먼저 주탑재체를 분리하고, 이후 20초 간격으로 2기씩 총 6번에 걸쳐 큐브위성이 사출된다. 사출 시작 15분 20초 후에는 모든 큐브위성이 각자 임무 궤도로 진입한다.

이 과정은 누리호 3단 상단에 새로 설치된 고화질 카메라 2대가 정밀하게 기록한다. 무엇이 어느 방향으로, 어떤 자세로 분리됐는지 더욱 정확한 영상 데이터를 확보함으로써 향후 다중위성 발사 서비스 산업화에 중요한 자료가 될 전망이다.

◇ 대한민국 우주산업 생태계 전환점

이번 4차 발사는 민간 제작 체계가 실전에서 처음 완전히 적용된다는 점에서도 의미가 크다. 한화에어로스페이스가 누리호 전체 제작을 맡고, 항우연이 기술 감독과 발사 운용을 맡는 체계가 본격 가동되는 것이다. 이는 우리나라가 2027년 이후 목표로 하는 민간 중심의 상업발사 시대를 여는 핵심 단계다.

누리호는 1차 발사로 기본 기능을 검증했고, 2차 발사에서는 실제 위성 궤도 투입에 성공했다. 3차 발사에서는 다중 큐브위성 분리 기술까지 확보했다. 이번 4차 발사는 여기에 더해 민간 제작, 다중 임무 수행, 정밀 궤도 투입이라는 세 가지 과제를 동시에 검증해야 하는 중요한 시험대다.

이 때문에 이번 발사는 한국 우주산업 생태계를 근본적으로 바꾸는 전환점이자 다음 단계로 나아가는 출발점이 될 것으로 기대된다.