[분석]목표궤도 진입 실패 왜 (동아사이언스 2009.08.26)

[분석]목표궤도 진입 실패 왜 1단 로켓 추진력 과다? 위성 보호덮개 분리 실패?

《한국항공우주연구원(항우연)과 러시아 흐루니체프사는 나로호가 일단 발사에는 성공했지만 과학기술위성 2호를 목표궤도에 올려놓는 데 실패한 것으로 드러남에 따라 원인 분석에 착수했다. 분석 결과에 따라서는 다음 발사를 더욱 완벽하게 준비하는 데 긴요한 정보들을 획득할 수 있을 것으로 과학계는 보고 있다. 실제로 사고 분석 과정에서 러시아가 공급한 나로호의 1단 액체로켓 성능이 처음으로 공개되는 등 그동안 베일에 가려졌던 고급 정보들을 입수할 가능성이 높아져 전화위복(轉禍爲福)이 될 수도 있다는 분석도 나온다.》 ○ 얻은 것과 잃은것 일단 이번 나로호 발사가 완벽하게 성공하지 못함에 따라 한국은 세계 10번째로 ‘우주클럽(Space-Club)’에 이름을 올리려던 계획에 차질을 빚게 됐다. 지난해 12월 발사하려던 계획이 올해로 연기되면서 한국은 올해 2월 로켓을 자력으로 쏘아올린 이란에 9번째 우주클럽 가입자 자리를 내줬다. 또 만에 하나 과학기술위성 2호의 위치 추적에 실패할 경우 위성개발에 들어간 136억5000만 원은 허공에 날아가게 된다. 우주과학 전문가들은 나로호가 위성을 목표궤도에 올려놓지 못했지만 나로호 개발 과정에서 축적한 로켓기술력과 러시아로부터 받을 기술 데이터를 합치면 그렇게 큰 손해는 아니라고 보고 있다. 나로호에 1단 액체로켓을 공급한 러시아 측은 1단 로켓에 대한 정보를 철저히 차단해왔다. 하지만 사고 조사 과정에서 러시아가 제공한 1단 액체엔진의 성능과 자세제어 기술 등 핵심 데이터가 국내 연구자들에게 공개될 것으로 보여 향후 국산 로켓 개발 과정에 적지 않은 밑거름이 될 것으로 보인다. 이번 발사를 통해 19일 발사 때 문제가 됐던 자동발사 프로그램이나 발사대, 추적 및 관제 기술을 직접 검증했다는 점 역시 다음 번 발사 성공 확률을 높이는 계기가 될 것으로 전망된다. 이주진 항우연 원장은 “철저한 사고 분석을 통해 내년 발사 때는 성공 확률을 높이겠다”고 다짐했다. ○ 왜 목표궤도 진입 못 했나 발사 직후 인공위성을 잃어버린 사례는 드물게 발생한다. 북한이 올해 4월 쏘아올린 광명성 2호 역시 위성이 2단 로켓에서 분리되지 못해 실패한 사례로 꼽힌다. 우주전문가들은 과학기술위성 2호가 목표궤도에 진입하지 못한 원인을 몇 가지 단계별로 보고 있다. 먼저 나로호에서 위성을 덮고 있던 페어링(보호덮개)이 정상적으로 분리되지 않았을 경우. 나로호는 발사 3분 35초 뒤 고도 177km 상공에서 페어링을 분리하게 돼 있다. 페어링이 정상적으로 떨어지지 않으면 상단 로켓에서 과학기술위성 2호가 정상적으로 분리되지 못하기 때문에 발사 성패를 가르는 첫 관문이나 다름없다. 러시아가 공급한 1단 액체로켓이 목표 고도 이상을 날아가면서 2단 로켓과 과학기술위성 2호의 분리에 영향을 미쳤다는 분석도 나왔다. 항우연은 이날 사고 직후 “나로호가 당초 목표 고도인 306km보다 더 높은 340km까지 올라갔다”고 밝혔다. 한 우주과학전문가는 “나로호 1단 액체로켓의 추진력 이상으로 예상 궤도를 벗어났을 가능성이 높다”고 말했다. 1단 액체로켓이 목표 궤도보다는 높지만 어쨌든 궤도 유지가 가능한 높이까지 2단 고체로켓을 밀어올렸지만 정작 고체로켓의 추진력이 부족해 위성이 제대로 궤도를 돌지 못하고 있을 가능성도 있다. 나로호의 상단 고체로켓은 과학기술위성 2호를 초속 8km 속도로 가속시켜 목표궤도를 유지시키는 임무를 띤다. 이럴 경우 그간 성능 논란에 휩싸였던 러시아 측이 공급한 신형 액체로켓에는 면죄부가, 국산 고체로켓의 신뢰도는 적잖은 타격을 입게 된다. 마지막으로 과학기술위성 2호가 최종 단계인 발사 후 약 9분 뒤 상단 로켓에서 성공적으로 분리되지 못했을 경우다. 나로호 1단 로켓과 상단 로켓은 성공적으로 분리됐지만 상단로켓과 과학기술위성 2호가 분리되는 최종 단계에서 실패했다는 가정이다. 이럴 경우 과학기술위성 2호는 340km 상공에서 상단 고체로켓에서 분리되지 못한 채 우주궤도를 돌게 된다. 한 우주과학전문가는 “고도 300∼1500km 상공을 도는 과학기술위성 2호는 고도가 약간 높더라도 정상적으로 우주임무를 수행할 수 있다”며 “항우연의 경위 설명에 설득력이 부족하다”고 지적했다. 교과부는 사고 직후 한-러 기술진으로 이뤄진 공동사고조사위원회를 구성하는 한편 정부 차원의 우주사고조사위원회를 소집해 정확한 원인 규명에 나설 방침이다.