[종합] “누리호, 3단 엔진 헬륨탱크 고정 풀려…내년 5월 발사 어려울 듯”

▲3단 산화제탱크 내 고압헬륨탱크 및 배관 배치도. (사진제공=과학기술정보통신부)

한국형 발사체 누리호(KSLV-II) 1차 발사 시 위성모사체를 궤도에 올려놓지 못한 것은 3단 엔진 종료에 따른 것으로 분석됐다. 비행 도중 고정장치가 풀려 헬륨탱크가 떨어져 나가 3단 엔진으로 유입되는 산화제의 양이 감소하면서 3단 엔진이 조기에 종료된 것이다. 원인은 규명됐지만, 보완에 시간이 걸려 내년 5월로 예정된 누리호 2차 발사는 연기될 가능성이 커졌다.

과학기술정보통신부는 한국항공우주 연구원과 ‘누리호 발사조사위원회’를 통해 지난 10월 21일 누리호 1차 발사 시 위성모사체가 궤도에 투입되지 못한 원인을 규명하고 그 결과를 29일 발표했다.

조사 결과 누리호의 이상 징후는 이륙 36초 후부터 나타났다. 3단 산화제 탱크 내부에 장착된 헬륨탱크의 고정장치 설계 시 비행 중 부력 증가에 대한 고려가 미흡한 것으로 조사됐다. 이륙 후 67.6초께는 산화제 탱크의 기체 압력이 떨어졌고, 산화제 탱크 상부 표면 온도가 급격히 낮아졌다. 이륙 후 115.8초에는 헬륨탱크의 압력이 떨어졌으며 3단 산화제 탱크의 기체 압력이 올랐다.

이로 인해 실제 비행 시 헬륨탱크 고정장치가 풀려 헬륨탱크가 하부 고정부에서 이탈한 것으로 추정된다. 이후 이탈된 헬륨탱크가 계속 움직이면서 탱크 배관을 변형시켜 헬륨이 누설되기 시작했으며, 산화제 탱크의 균열을 발생시켜 산화제가 누설됐다. 이로 인해 3단 엔진으로 유입되는 산화제의 양이 감소하면서 3단 엔진이 조기에 종료되는 결과를 낳았다.

▲3단 산화제탱크 실물 (사진제공=과학기술정보통신부)

과기정통부는 10월 말 항우연 연구진들과 외부전문가들이 참여하는 ‘누리호 발사조사위원회’를 구성해 총 5회에 걸쳐 조사위를 개최했다. 이와 함께 항우연 실무연구진들도 내부 회의를 개최하면서 누리호 1차 발사의 기술적 사항을 조사해왔다.

이번 조사는 비행 중 획득한 2600여 개의 텔레메트리 데이터를 기반으로 누리호 비행과정 중 발생한 이상 현상을 찾아내고 그러한 현상을 유발한 원인을 밝혀내는 방식으로 진행했다.

이번 조사를 통해 밝혀진 원인을 기반으로 과기정통부와 항우연은 누리호의 기술적 보완을 위한 세부 조치방안을 마련하고 추진일정을 확정할 계획이다. 또 헬륨탱크 고정부와 산화제 탱크의 구조를 강화하는 것 등을 중심으로 기술적 보완이 이어질 방침이다.

과기정통부와 항우연은 원인을 파악한 만큼 2차 발사 전에 설계를 변경하고 검토할 계획이라고 설명했다. 다만 내년 5월로 예정된 2차 발사일은 다소 연기될 전망이다.

권현준 과기정통부 거대공공연구정책관은 “애초 2차 발사는 2022년 5월로 예정돼있으며 현재 ‘어떤 부분을 개선해야겠다’는 대략적인 개선 방안만 있을 뿐 구체적인 방안은 논의 중”이라며 “내년 5월 하반기 중에는 가능할 것으로도 보고 있지만, 구체적인 일정을 말하기는 아직 어렵다”고 말했다.