누리호엔 실제작동 위성들 탑재…대기관측·발열전지·자세제어 등 역할

성능검증위성+큐브위성 4기 각각 임무…성능 확인한 기기는 달탐사 등 우주사업에 재사용
2027년까지 누리호 4번 더, 인공위성 잇따라 올려…달·화성까지 갈 차세대 발사체도 개발

국내 독자 기술로 개발된 한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)가 21일 오후 전남 고흥군 나로우주센터에서 2차 발사되고 있다. 이번 2차 발사는 한국이 독자 개발한 발사체에 실제 기능을 지닌 독자 개발 인공위성을 실어서 쏘는 첫 사례다. 연합뉴스

국내 독자 기술로 개발한 한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)가 목표 고도 700㎞ 궤도에 올라 인공위성을 안착시켰다.

누리호가 쏘아올린 성능검증위성, 4개의 큐브위성은 각각 지구 모습과 대기 등을 관측하고, 그간 개발한 국산 우주핵심기술이 제 역할을 하는지 검증할 예정이다.

◆국내 대학 기술 큐브위성 4대로 지구 관측…미래 달 탐사 등 기술 재활용

21일 누리호 2차 발사가 성공했다. 한국은 이날 독자 개발한 발사체로 실제 기능을 지닌 인공위성을 쏘아 계획된 궤도에 올리는 데 처음 성공했다.

이번 누리호는 지난해 10월 21일 1차 발사와 달리 실제 인공위성과 무게가 비슷한 1.3t짜리 위성 모사체와, 우주기술 시험 등 실제 기능을 지닌 성능검증위성(큐브위성 포함 질량 162.5kg)이 실렸다.

위성 모사체는 1.3t짜리 알루미늄 덩어리로, 실제 교신 기능을 갖춘 인공위성은 아니다. 향후 우리가 쏘아올리는 발사체가 설계대로 1.5t 규모의 탑재체를 궤도에 올릴 수 있는지 확인하는 목표다.

한국형 발사체 누리호(KSLV-II)가 발사된 21일 오후 대전시 유성구 어은동 한국항공우주연구원 위성종합관제실에서 연구원들이 포옹하고 있다. 연합뉴스

또 성능검증위성은 누리호의 발사성능을 검증하기 위해 제작한, 실제 작동하는 인공위성이다. 임무 수명은 2년이다. 국내 위성통신 단말기 제조업체인 AP위성이 개발했다.

이날 성능검증위성은 누리호 3단 연소가 끝나고 목표 비행속도인 초속 7.5㎞ 달성에 성공한 뒤 사출(분리)된 뒤 내장된 자동 운영 프로그램을 통해 가동했다.

성능검증위성은 조선대, KAIST, 서울대, 연세대 학생팀이 각각 하나씩 제작한 초소형 '큐브위성' 4개와, 큐브위성 모사체(더미 큐브위성) 1개를 품고 있다. 큐브위성은 간단한 임무를 수행하는 초소형 인공위성을 가리킨다.

성능검증위성이 궤도에 오른 뒤 7일을 넘긴 오는 29일에는 위성이 충분히 안정됐다고 보고 이틀 간격으로 큐브위성들을 순차 사출할 예정이다. 각 큐브위성은 독자적 임무를 수행한다.

조선대 학생팀이 개발한 'STEP Cube Lab-Ⅱ'는 국내 최초로 전자광학·중적외선·장적외선 카메라를 탑재한 큐브위성으로, 1년 간 지구를 관측한다.

이어 KAIST의 'RANDEV'는 초분광 카메라 지구관측을, 서울대의 'SNUGLITE-Ⅱ'는 정밀 GPS 반송파 신호로 대기 관측을 한다. 마지막으로 사출하는 연세대의 'MIMAN'은 한반도와 서해 상공 미세먼지를 촬영한다.

성능검증위성은 마지막으로 큐브위성 모사체를 내보내 성능검증위성에 설치된 5개의 큐브위성 사출 발사관이 모두 제대로 작동하는지 확인한다.

성능검증위성은 마지막 임무로 국내에서 개발한 우주핵심기술이 담긴 기기들을 실제 우주 환경에서 검증한다. 이는 ▷온도 차를 이용해 전력을 생산하는 발열전지(ETG) ▷자세 제어용 구동기(CMG·제어모멘트자이로) ▷성능검증위성에 명령을 전송하는 S-band 안테나(SHA) 등이다.

오는 7월쯤 이들 기기의 성능을 본격적으로 검증한다.

성능이 확인된 기기는 이후 예정된 달탐사개발사업 등 미래 우주 사업에 다시 사용될 계획이다.

윤석열 대통령이 21일 서울 용산 대통령실 청사 영상회의실에서 한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ) 발사가 끝난 뒤 고정환 한국항공우주연구원 한국형발사체개발사업 본부장과 영상통화를 하며 엄지척을 하고 있다. 연합뉴스

◆누리호 3호기·차세대 발사체로 더 많이, 더 멀리…8월 달궤도선 발사도

이번에 누리호 발사를 성공한 만큼 앞으로 누리호 고도화 사업과 차세대 발사체 개발 등 후속 우주 사업도 탄력을 받을 전망이다.

과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국항공우주연구원(항우연)에 따르면 누리호 고도화 사업은 2027년까지 누리호를 4차례 더 발사해 발사 신뢰도를 확보하는 것을 목표로 한다. 총 사업비는 6천873억여 원이다.

항우연은 내년 상반기에 발사할 누리호 3호기를 제작하고 있다.

이에 따라 누리호는 ▷내년 상반기 차세대 소형위성 2호 ▷2024년 초소형위성 1호 ▷2026년 초소형 위성 2∼6호 ▷2027년 초소형 위성 7∼11호 등 실용 위성을 순차적으로 쏘아 올린다.

한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)가 발사된 21일 전남 고흥군 우주발사전망대에서 관람객들이 발사 성공 소식을 듣고 기뻐하고 있다. 연합뉴스

정부는 향후 발사체 기술을 민간에 이전해 우주발사체 분야의 '체계종합기업'을 육성할 예정이다. 이는 세계적으로 우주산업이 민간기업 주도로 재편되는 '뉴스페이스' 시대 흐름에 발맞추려는 것이다.

우리 정부는 향후 지구궤도를 넘어 달과 화성까지 독자 기술로 수송할 수 있게끔 도달 능력이 더욱 큰 차세대 발사체(KSLV-Ⅲ) 개발사업에도 속도를 낼 방침이다.

현재 해당 사업 예비타당성(예타) 조사를 벌이고 있다. 2023년부터 2031년까지 9년동안 1조9천330억원을 투입한다는 내용이다.

2030년에 차세대 발사체로 달 착륙 검증선을 발사해 성능을 확인한 뒤, 2031년에는 달착륙선을 발사하는 것이 목표다.

차세대 발사체는 누리호보다 훨씬 높은 기술 수준을 갖추고 수송 능력도 대폭 키워야 한다. 정부는 우주 관광과 대형 화물 수송도 가능토록 할 계획이다.

차세대 발사체의 설계부터 최종발사에 이르는 전 과정은 한국항공우주연구원과 추후 선정될 체계종합기업이 공동 수행할 전망이다.

민간 산업체를 중심으로 재점화와 추력 조절 등 재사용 기반 기술 개발도 병행해 선진국과의 기술 간극을 좁히는 것도 주요 계획이다.

국내 독자 기술로 개발된 한국형 발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)가 21일 오후 전남 고흥군 나로우주센터에서 2차 발사되고 있다. 이번 2차 발사는 한국이 독자 개발한 발사체에 실제 기능을 지닌 독자 개발 인공위성을 실어서 쏘는 첫 사례다. 연합뉴스

우리 정부는 오는 8월로 첫 심우주 프로젝트를 시작한다. 한국의 첫 우주탐사선인 '다누리'(달 궤도선·Korea Pathfinder Lunar Orbiter·KPLO)를 미국에서 발사할 계획이다.

다누리는 오는 8월 3일 오전 8시 37분쯤 스페이스X사의 팰컨-9 로켓에 실려 발사한다. 달까지 약 4개월 반(137일) 동안 항해한다.