누리호 5차 발사 시간 확정…오늘 낮 12시 25분 우주로

한국형발사체 누리호가 7일 낮 12시 25분 다섯 번째 우주 비행에 나선다.

우주항공청은 이날 오전 누리호 발사관리위원회를 열고 기술적 준비 상태와 기상, 우주물체 충돌 가능성 등을 종합적으로 검토한 결과 최종 발사 시각을 낮 12시 25분으로 확정했다. 누리호는 역대 가장 많은 위성 15기를 싣고 우주로 향한다.

누리호는 전날 오전 6시 전남 고흥 나로우주센터 발사체종합조립동을 출발해 약 1시간 30분 동안 1.8㎞를 이동한 뒤 제2발사대에 도착했다. 이후 발사대에 세워져 고정 작업을 마쳤고, 전원과 추진제를 공급하기 위한 엄빌리칼 연결과 연료·산화제 계통 기밀점검, 항전장비 기능점검 등이 진행됐다. 이날 새벽부터는 발사체와 발사대 상태, 기상과 우주환경 등을 다시 살피는 최종 점검이 이어졌다.

최종 발사 시각이 확정되면서 누리호는 본격적인 발사 준비에 들어간다. 연료인 케로신과 산화제인 액체산소를 채운 뒤 발사체를 세워둔 기립장치를 철수하고 관성항법유도시스템 등을 점검한다. 발사 10분 전부터는 발사자동운용 프로그램이 가동되며, 1단 엔진 4기의 총추력이 300t에 도달하면 지상 고정장치가 풀리면서 누리호가 발사대를 떠난다.

역대 가장 많은 위성 15기 싣고 비행

이번 5차 발사는 누리호 역사상 가장 많은 위성을 한 번에 싣는 비행이다. 주탑재위성인 초소형군집위성 ‘네온샛’ 2~6호 5기와 큐브위성 10기 등 모두 15기가 실렸다. 전체 위성부 중량은 약 1071㎏으로 4차 발사 당시 약 960㎏보다 100㎏ 이상 늘었다.

특히 이번에는 같은 임무를 수행하는 주탑재위성 여러 기를 처음으로 한 번에 우주에 올린다. 앞선 발사에서는 주탑재위성 한 기와 부탑재위성을 나눠 실었다면 이번에는 초소형군집위성 5기를 순차적으로 분리해야 한다. 단순히 위성을 많이 싣는 데 그치지 않고 서로 충돌하지 않도록 방향과 간격을 조절하면서 각각의 위성을 정해진 궤도에 정확하게 투입해야 한다는 점에서 임무 난도가 높아졌다.

누리호는 이륙 2분 3초 뒤 고도 67㎞에서 1단을 분리하고, 3분 53초 뒤 고도 224㎞에서 위성을 감싼 페어링을 떼어낸다. 발사 4분 28초 뒤에는 고도 277㎞에서 2단을 분리한 뒤 3단 엔진을 가동해 목표 궤도로 향한다. 이후 고도 약 575㎞에 도달하면 발사 13분 30초 뒤부터 본격적인 위성 분리를 시작한다.

가장 먼저 네온샛 2호가 분리되고 이후 네온샛 3~6호가 35~40초 간격으로 차례로 떨어져 나온다. 위성끼리 충돌하지 않도록 분리할 때마다 누리호 상단의 자세를 30도 또는 60도씩 바꾸는 방식이 적용된다. 네온샛 5기의 분리가 끝나면 큐브위성 10기를 두 기씩 10초 간격으로 내보낸다. 모든 위성이 떨어져 나간 뒤에는 발사체와 위성의 충돌을 막기 위한 회피 기동과 남은 연료 배출 작업을 거쳐 발사 약 19분 45초 만에 비행을 마친다.

목표 고도 570㎞…오차 15㎞ 안에 넣어야 성공

이번 발사의 성패를 가르는 핵심은 주탑재위성 5기를 목표 궤도에 얼마나 정확하게 올려놓느냐다. 목표 고도는 570㎞이며 기준 고도에서 위아래 15㎞ 이내에 위성을 안착시켜야 한다. 약 3% 이내의 오차를 맞춰야 하는 셈으로 앞선 발사보다 한층 정밀한 비행과 자세 제어가 필요하다.

공식적인 발사 성공 여부도 주탑재위성 5기의 궤도 투입 결과를 기준으로 판단한다. 이후 부탑재위성인 큐브위성 10기까지 고도 570㎞ 궤도에 안착한 것이 확인되면 부차적인 임무까지 모두 성공한 것으로 평가된다. 우주항공청은 발사 약 1시간 30분 뒤 누리호의 최종 발사 결과를 발표할 예정이다.

큐브위성 10기는 저마다 다른 임무를 수행한다. 미세먼지와 해양 쓰레기를 관측하고, 치매 치료제 연구와 레이저 통신, 인공지능(AI), 반도체 기술 등을 우주 환경에서 시험한다. 누리호 한 기가 여러 위성을 동시에 나눠 싣고 각각의 임무를 수행하도록 보내는 만큼 향후 소형위성 수송 능력을 확인하는 시험대이기도 하다.

1차 실패 뒤 2~4차 연속 성공…이번엔 ‘정밀 배송’ 시험

누리호는 2021년 첫 발사에서 위성모사체를 목표 궤도에 올리는 데 실패했다. 그러나 2022년 2차 발사에서 개발 성공을 확인했고 2023년 3차 발사와 지난해 4차 발사까지 연이어 임무를 마쳤다. 이번 5차 발사는 이미 확보한 누리호 설계를 반복 제작하고 실제 비행 데이터를 쌓아 발사체의 신뢰성을 높이는 과정이기도 하다.

이번에는 ‘얼마나 높이 올라가느냐’보다 ‘여러 위성을 얼마나 정확하게 풀어놓느냐’가 더 중요하다. 주탑재위성 5기를 일정한 간격으로 분리하면서 각각 목표 궤도에 안착시켜야 하고 뒤이어 큐브위성 10기까지 차례로 내보내야 한다. 위성 간 충돌까지 피해야 해 발사체 상단의 자세 제어와 분리 시점이 모두 정확하게 맞아떨어져야 한다.

민간 참여도 확대…한화에어로 역할 커져

민간 기업의 참여 폭도 이전보다 커졌다. 한화에어로스페이스는 4차에 이어 이번 5차에서도 누리호 제작을 총괄했다. 발사통제센터 22개 콘솔 가운데 20개에 한화에어로스페이스 인력 23명이 참여하고, 이 가운데 18명은 직접 콘솔을 운용한다.

발사운용 전체는 여전히 한국항공우주연구원이 주관하지만 민간이 실제 발사 준비와 운용 과정에 참여하는 비중은 계속 늘고 있다. 누리호 고도화 사업이 단순한 반복 발사를 넘어 향후 민간 주도의 발사체 제작·운용 체제로 넘어가기 위한 단계로 진행되고 있는 셈이다.

끝까지 변수는 기상·우주환경

최종 발사 여부는 발사 직전까지 바뀔 수 있다. 지상풍과 고층풍, 낙뢰 가능성이 있는 구름뿐 아니라 누리호가 지나갈 궤도 주변의 우주물체 충돌 가능성도 점검 대상이다. 태양흑점 폭발과 태양입자 유입, 지자기 교란 등 우주환경도 발사 여부에 영향을 줄 수 있다.

지난 4차 발사 당시에도 발사 8분 전 엄빌리칼 센서에서 이상 신호가 감지돼 발사가 지연된 바 있다. 당시 누리호는 예정보다 18분 늦게, 발사 가능 시간을 1분 남겨두고 발사대를 떠났다. 이번에도 실제 엔진이 점화되고 누리호가 이륙하기 전까지는 발사체와 지상 설비 상태를 계속 확인해야 한다.

발사가 예정대로 진행되면 누리호는 약 20분 동안 모든 비행 임무를 수행한다. 우주항공청은 오후 2시께 5차 발사 상세 결과와 일부 위성 교신 결과를 발표하고, 오후 4시 30분께에는 네온샛 2~6호의 초기 교신 결과를 추가로 공개할 예정이다.