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"날아라 누리호!②" - <누리호> 개발 어떤 어려움 있었나?

이연지 기자 승인 2018.10.25 09:48 | 최종 수정 2019.07.04 03:44 의견 0

<누리호> 발사체 개발은 우주선진국의 기술 이전 없이 대한민국 연구진 스스로 개발해야 했기에 많은 어려움이 계속되었습니다. 그동안 수많은 난제들을 해결하며 성능 안정화 단계에 들어서고 있다고 보고 있습니다.

비록 이번에 연기되긴 했지만 시험 발사에 들어간다는 것은 로켓 엔진이 어느 정도 완성되었고 비행 성능을 확인하는 단계가 되었다는 것인데요. 시험체 발사에 이르기까지 우리 연구진이 해결해 온 난제들을 한 눈에 알아볼까요

▲ 한국형 발사체 <누리호>의 완성된 모습과 이번에 시험비행하기로 예정되었던 시험발사체의 형상 ⓒ 항공우주연구원 제공

첫 번째로는 ‘연소불안정’ 현상입니다.

연소불안정이란 막대한 양의 추진제가 급속히 연소하는 과정에서 발생하는 주파수와 연소실의 고유한 음향장이 공진을 일으켜 불안정한 연소가 나타나는 현상을 말합니다. 이는 한국형 발사체의 액체 엔진을 개발하는 과정에서 나타난 현상인데요. 이 연소불안정은 발사체의 폭발 가능성을 갖고 있어 반드시 해결해야 하는 현상이었습니다.

지난 2014년 10월에 발사체 개발을 시작한 이후 설계부터 시험까지 16개월간 20차례 이상 반복한 결과 2016년 2월부터는 안정적인 연소 결과를 확인할 수 있었습니다. 해외에서 연소불안정에 대한 여러 논문이 나와 있었지만 한국형 발사체를 개발하는 것이었기에 연구진들이 직접 해결 방법을 찾아야 했다고 하니 그만큼 연구진들의 노고가 담긴 엔진이라고 볼 수 있겠습니다.

두 번째로는 ‘밸브 문제’입니다.

작지만 밸브는 필수 부품으로 활용됩니다. 1단형인 시험 발사체에만도 약 100개가 사용되는데, 3단형인 나로호에는 총 450개가 사용된다고 해요. 특히 산화제용 밸브의 경우는 소재가 스테인리스 강으로 되어있지만 183℃나 되는 극저온의 액체산소와 접하면 3mm정도가 수축하기 때문에 누수를 막는 기밀성이 아주 중요합니다. 때문에 이런 수축을 고려해 설계를 해야 하는 것인데요, 극저온, 고압, 고온 등을 견디면서 동시에 무게를 줄여야 하는 문제도 있었습니다.

세 번째는 ‘추진제 탱크’입니다.

추진제 탱크는 발사체 전체 부피의 80%를 차지합니다. 그런데도 무게를 줄이기 위해 탱크 두께는 2~3mm에 불과하다고 해요. 가벼우면서도 발사할 때 압력을 견뎌야 할 정도로 튼튼해야 하는 것이죠. 이를 위해서는 알루미늄 소재를 사용해야만 하는데 소재 특성 때문에 탱크 용접 과정이 매우 어렵다고 합니다. 이 또한 참고할만한 것이 없어 용접을 해보고 난 후 나온 불량을 개선하는 시행착오를 겪으며 일일이 만들어 갔다고 해요. 이런 과정을 통해 2단 추진제탱크의 개발 공정이 안정화됐고, 현재는 이 기술을 응용해 1단 로켓과 3단 로켓의 추진제 탱크 개발에 매진하고 있다고 합니다.

그렇기에 이번 한국형 발사체인 누리호 시험 발사의 성공 여부는 정말 중요한 의미를 갖고 있습니다. 연구진이 흘린 땀방울이 우주항공산업의 발전을 이루길 응원합니다.

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