누리호 발사 성공? 관람 장소는? 우리나라 로켓 역사

오늘의 배움여행지 전라남도 고흥 우주를 품은 곳 우리나라 최초 로켓 발사장인 나로우주센타가 있는 곳이다. 2013년 최초의 로켓 나로호의 이름도 '나로도'에서 따온 이름이다. 대한민국 우주항공의 역사 K-로켓의 자부심 러시아의 기술에 의지한 나로호와 달리 순수국산 기술로 만든 누리호가 2022년 6월 20일 4시 누리호 2차 발사가 성공했다. 

 

고흥군 봉래면 하반로 나로우주센터 (누리호, KSLV-II)

누리호 발사 위치 장소는 전남 고흥의 외나로도에 위치

전남 고흥 나로우주센터 (동경 127.53도, 북위 34.43도)에서 발사

 

우리나라 로켓 발사 역사 

 

▷1990년대까지만 해도 우주 강대국 선국진의 기술을 따라잡아가는 과정이었다.

 

-1993년 과학로켓 1호(KSR-I) 는 단 분리 없이 1단으로 제작 한반도 상공의 오존층을 관측

-1997년 과학로켓 2호(KSR-II)는 2단 분리 기술 도입 

 

과학로켓 1호(KSR-1, 1993년)

 

▷2000년대부터는 국가 전략차원에서 본격적으로 우주개발 사업에 돌입하여 대한민국의 기술만으로 로켓발사를 위한 계획을 수립한다.  그것이 진행되어 전남 고흥에 우주개발을 위한 나로우주센터가 세워지게 된다. 

 

- 2002년 과학로켓 3호(KRS-III)는 액체 연료를 사용한 액체추진 로켓

 

과학로켓 2호 (KSR-2)

* 아리랑 5호 위성의 경우 2011년 발사 예정이었으나 발사국 러시아에 의해 2년 지연되었다. 

 

▷2013년 러시아와 기술 협력으로 만든 나로호(누리호의 전신) 발사 성공한다. 나로호는 한국 최초의 우주발사체로 러시아와 국제협력을 통해 개발된 로켓이었다.  나로호 발사는 총 3번의 시도 끝에 궤도 투입에 성공했다.

 

2009년 8월 25일 1차 2단 로켓 발사때는 한쪽 페어링(위성보호 덮개) 미분리로 실패

2010년 6월 10일 2차 발사에서는 이륙 137초 후 통신두절 발사체 폭파로 실패   

2013년 1월 30일 3차 발사 성공

 

2013년 나로호는 최초의 우주 발사체로 100KG 위성을 궤도에 투입할수 있게 되었다.

 

▷이후 나로호 발사 성공 후 우리나라도 스페이스 클럽에 가입되었다. 자력으로 로켓을 개발하고 자국에서 로켓을 쏘는 국가들 즉 독자적으로 자국 영토에서 자체제작한 발사체와 인공위성을 발사할 수 있는 나라를 스페이스 클럽(Space Club)이라 부른다. 우리나라는 늦게 시작한 국가이지만 단기간에 빠른 성장을 이뤄내 우주 선진국 대열에 합류하는 계기가 되었다.

 

 

▷그리고 2021년 마침내 누구의 도움 없이 순수 대한민국 기술로 누리호를 발사하게 되었다. 발사에 성공하면 우리나라도 미국, 러시아,유럽(영국,프랑스), 인도, 일본, 중국등과 더불어 무게 1T 이상 실용위성 발사가 가능하고 중대형 액체 로켓엔진 75T급과 추진제 탱크 제작 기술을 보유 및 발사대 구축을 한 독자기술로 위성을 보낸 세계 7번째 나라가 된다. 이스라엘과 북한, 이란은 300KG 이하의 위성 탑재가 가능한 독자기술을 가진 나라이다. 

 

▷20201년 10월 21일 오후 5시 1차 누리호 발사하였고 모사체 분리까지는 성공했으나 궤도 진입엔 실패다. 

▷2022년 6월 20일 오후 4시 드디어 누리호 2차 발사가 성공했다. 2027년까지 4번의 위성이 발사될 예정이다. 

 

 

 

누리호 알아보기 

누리호는 2010년부터 개발 시작해 11년에 걸쳐 완성된 누리호는 다른 나라들과 비교해 빠른 시간에 개발을 끝낸 한국이다. 발사장, 발사대, 엔진. 엔진핵심부품 설비 등 누리호부터 발사에 필요한 모든 거대한  부분을 100% 국내 기술로 불과 11년만에 개발에 성공한 것이기 때문이다.  

 

해외의 경우 발사체 개발에만 대력 10년 걸리고 발사대와 같은 이미 인프라가 구축되어 있는 상황에 서 10년인 것이다.  또한 우리나라는 누리호 개발에 250여 명이 투입되었는데 해외의 경우와 비교하면 10분의 1에서 100분의 1의 인력으로 누리호를 개발한 것이다. 2021년 10월 17일 모든 시험을 마치고 발사만 앞둔 상태로 만약의 상황을 대비해 점검 중에 있다.

 

우리나라는 1년에 1회~2회 인공위성 발사를 하는데 200~300억원 소요되지만 이를 독자기술로 하게 되면 엄청난 비용절감이 있는 것이다.

 

발사체 총 길이는 약 47.2M로 아파트 19층 높이의 순백의 외형으로 순수 국내 기술의 집합체인 누리호를 나로호와 비교하면 무게는 나로호 보다 1.5배 차이(나로호: 140T, 누리호 200T)나고 총길이도 나로호 보다 14M 더 길다.

 

누리호 길이 , 무게, 고도

10월 21일 발사 누리호는 비행모델(FM) 보관동 속에 있는 것은 누리호 인증모델(QM)로 비행모델이 발사 전 지상에서 시험과정을 거치는 누리호 쌍둥이로 설계와 제작이 동일하고 모든 과정을 통과한 후 누리호의 발사가 결정된다.

 

누리호 보관동

누리호 인증모델이 2021년 3월 25일 종합연소시험인 엔진 연소 시험까지 무사히 성공했다.

 

누리호가 하얀색인 이유

연소 시험을 마친 후 누리호 외부에 바른 전도성 페인트를 발라 놓았다.  전도성 페인트란 발사체가 날아가는 도중 번개를 맞거나 발사체 자체의 문제로 전류가 흐라다가 스파크가 튈때 로켓에 가득차 있는 연료 때문에 작은 스파크도 대형 폭발로 이어지기 때문에 스파크 방지 전류를 퍼지게 하는 페인트를 바르는 것이다. 그 전도성 페인트가 흰색이기 때문에 외관이 하얗다. 

 

누리호 이름의 의미는 순수 우리말로 '세상', 우주'를 뜻한다. 우주영토를 더 넓히자는 뜻이 담겨있다. 누리호 사업 1조 9천억정도이다.

연소시험을 마쳤음에도 깨긋한 외관

 

누리호 구조

누리호의 최상단부 페어링 부분에는 위성이 탑재되어 있어 위성을 보호하는 덮개의 역할을 한다. 

누리호 3단 총 길이 약 47.2m

누리호 최상단부 페어링

누리호 3단 엔진부분

누리호 엔진

1단부 75톤급 엔진 4기가 탑재되어 300톤급의 엔진처럼 정확한 제어를 하는 것이 핵심기술

 

누리호 분리 단계 

 

1.우주  발사 후 127초 비행 후 가장 먼저 1단이 분리

1단 점화시 300T의 힘과 3,300도의 화염발생하기 때문에 구조물의 훼손을 막기 위해 초당 1.8t의 물을 투입한다. 그것이 화염과 만나면 많은 양의 수증기로 변하고 연기같이 보이는 것이다.

2. 1단 분리 후 230초 비행 후 위성보호 덮개 페어링 분리 후 2단도 분리 

1단 분리

3. 약 540초 동안 비행하며 위성을 궤도까지 올린 후 3단도 분리

이번에 발사하는 것은 인공위성이 아닌 위성 모사체(실제 위성과 같은 무계로 제작된 가짜 위성)를 실었다. 인공위성 제작비용은 2000억원이므로 확률 30%의 처음 발사시에는 가짜를 실어 발사 2차 발사시 인공위성 200KG 을 싣고 발사 예정이다.

 

누리호 핵심 기술 3가지 

 

로켓에서 가장 중요한 부분은 엔진으로 위성 발사 실패의 가장 많은 원인은 강력한 폭발을 제어하는 것과 마찬가지로 엔진인데 복작합 구조, 극한조건에 움직여야 하며 엔진은 가볍게 만들어야 하기때문에 쉽지 않은 개발이다. 그리고 엔진을 움직일 수 있는 연료를 담는 추진제 탱크가 중요하다. 탱크 하나를 제작하는데 10개월이 소요된다. 

 

1. 75t 주 엔진 개발

75T의 힘을 들어올리는 기술로 자동차 수십대를 들어올리는 기술과 연소불안정 해결을 위해 10개월간의 사투를 벌였다고한다.

2. 75T급 엔진 4개 동시 연소 기술

1단의 75Tx 4개=300t의 힘을 밀어주고 2단은 75톤 1개, 3단은 7톤 엔진 1개가 위성을 밀어주고 미션이 끝난다.   엔진 4개를  묶어서 균형있게 날라가게 하는 클러스터링 기술이 요구

3. 초경량 연료탱크 개발

누리호의 80%를 차지하는 가장 큰 부품인 추진제 탱크는 크고 단단하지만 더 많은 탑재체를 우주로 보내기 위해 얇고 가볍게 만들어야 하지만 또한 대기압의 약 6배정도의 내부압력, 비행 중 가해지는 관성력, 공력에 의한 하중과 압력을 견뎌야 하기 때문에 고도의 기술이 필요하다.

추진제 탱크는 특수 알루미늄 합금을 용접해 만든 것으로 2~3mm 동전 두께만큼 아주 얇다. 올록볼록한 무늬는 매끈한 면에 비해 더 큰 충격과 하중을 견딜수 있는 노하우

얇은 탱크 벽이 용접열을 이기지 못해 제작 중 형태가 변형되기 일쑤기 때문에 얇고 튼튼한 용접 변형을 최소화하는 공정을 개발

 

발사체 이동 시간

보관동에서 발사대까지 차로 5분거리를 로켓에 충격을 주지 않기 위해 사람 걸음속도로 천천히 1시간에 걸쳐서 이동한다 

 

2021년 10월 20일 10시 누리호는 발사대로 이동

1.8KM 발사대까지 1시간 10분에 걸쳐 사람걸음 속도로 이동했다.

누리호와 발사체 연결과정

로켓 이동은 누여서 이동하고

발사대(엄빌리컬 타워) 45M 높이에 로켓을 세운다. 누리호 발사장소이다. 독자 기술로 발사대를 구축

보이는 구조물에 누리호가 들어간다.

엄빌리컬 타워

발사대에 팔 같이 생긴 부분이 발사대의 팔 부분과 연결된다. 그리고 사람이 올라가서 누리호의 배꼽에 연결하며 마치 아기의 탯줄같이 기체, 전기, 추진제등의 연료를 주입한다. 발사할 때는 탯줄을 끊듯 연결 해제후 발사된다.

발사대 이동 후 로켓 기립 모습

 

관련된 모든 설비는 지하에 보관 중인데 약 1800평 6000m2 지하 3층의 52개의 방에 추진제와 전기 밸브등 발사에 필요한 설비들이 있는 곳이다.

 

땅속 연료를 공급받은 누리호는  발사하면 주변 온도는 3300도로 근처에는 사람이 아무도 없고 1KM 떨어진 곳에 통제동으로 가서 원격으로 조종한다.

 

발사 10분전부터는 연구원들이 지켜보기만 한다. 전부 자동 시스템으로 변경되어 연구원들은 통제동에서 누리호의 상태를 관찰하게 된다. 발사시 문제가 생기면 컴퓨터에 오류 메세지가 뜨고 발사는 컴퓨터에 의해 정지된다. 실제로 영화에서보는 발사버튼 같은 것은 없다.

 

주황색 기둥은 낙뢰 타워(피뢰침)로 발사 전에 풀 충전 상태인 누리호에 낙뢰가 떨어지면 주변은 초토화되기 때문에 피뢰침 3개를 통해 안정 반경을 만들고 그 가운데 누리호가 위치해 있다.

 

번개에도 누리호는 괞찮다.

 

누리호 발사 날짜 선정 기준    

로켓 발사 날짜 선정 기준은 인공위성이 정상 궤도에 올랐을때 태양을 받을 수 있는 시간, 그동안 많은 인공위성을 쏘아 올렸기 때문에 다른 인공위성과 겹치거나 충돌하지 않도록 많은 요소를 고려하여 날짜 선정한다.  누리호 발사는 10월 21일 돌발 상황에 대비하여 예비일을 일주일 정도 선정한 상태이다.

 

발사 가능 온도는 영하 10도에서 35도 사이로 가을날씨는 발사조건이 양호로 바람과 번개가 문제이기도 하지만 발사체의 움직임이나 궤도가 시간에 따라 계속 변경되기 때문에 충돌가능성을 막기 위해 발사 일주일전, 24시간 전, 8시간 전 등에 걸쳐 분석해 가장 안전한 시간을 선택하게 된다.

 

 

 

 

 

 

누리호 발사 일정

발사 날짜는 1차 발사 2021년 10월 21일 2차는 2022년 5월 19일로 확정되었고 1차 발사 시간은 오후 5시 전후이다.  

 

누리호 발사 관람 장소 (누리호 발사 보기 좋은 장소)

일반인들이 누리호의 발사 장면 관람을 위해서는 근처의 남열 해수욕장에서 관찰이 가능하다. 

 

등산하는 사람들은 마복산 정상이나 외나로도 유람선에서도 관람하기 좋고 남열 해수욕장/여수 사도나 백야도에서도 관람이 가능하다.

고흥우주발사전망대

남열해돋이해수욕장 옆 50m 언덕 위쪽에 위치

2013년 남열 해수욕장에서 본 나로호 발사 모습

누리호 1차 발사 모습

 

누리호 개발의 의미

누리호 개발의 의미는 단순히 1.5톤의 위성을 발사하는 것뿐만 아니라 달.화성 등으로 탐사선이 갈수 있는 우주 개척 시대가 열린다는 의미이다. 로켓역사를 보면 처음 개발한 로켓 발사체의 성공률은 30% 이하였다. 그렇기 때문에 실패를 두려워하기 보다는 실패를 통해 더욱 성공으로 가는 발판을 마련하는 것이다. 

 

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