대한민국 우주개발의 산실로써 올 7월말 '나로호(KSLV-1)'발사 예정

교육과학기술부(장관 안병만;安秉萬)는 오는 11일(목) 전남 고흥군 봉래면 소재 나로우주센터에서 정부관계자와 국회의원, 지자체 주요인사와 지역주민 등이 참석한 가운데 국내 최초 인공위성 발사장인 ‘나로우주센터’ 준공식을 개최한다.

나로우주센터 준공을 앞 둔 10일 오전 안병만 교육과학기술부장관이 전남 영암 현대호텔에서 전남도청 출입기자단 30여명과 기자간담회를 갖고 이 같이 밝혔다.

한국 최초 우주발사체 ‘나로호(KSLV-Ⅰ)' 발사를 위한 나로우주센터 준공을 대내외에 천명하고, 우리 손으로 우리 땅에 건설한 우주센터에 대한 전 국민의 자긍심 고취 및 발사 성공 기원을 위해 이번 준공식을 마련하였다.

전통 농악팀의 사전행사를 시작으로 오후 2시부터 나로우주센터 준공 경과보고와 우주강국 KOREA 홍보동영상 상영에 이어 기념사와 주요 초청인사의 격려사 등으로 공식행사가 진행될 예정이다.

또한, 한국 최초 우주발사체 ‘나로호(KSLV-Ⅰ)'의 발사 성공을 기원하고 우주개발 10대 강국 진입을 상징하는 우리의 염원을 담아 우주소년단이 제작한 모형로켓 10기가 나로우주센터 하늘로 쏘아 올려지고,식후행사로 ‘대한민국의 꿈 그리고 우주’라는 주제로 한국 최초 우주인 이소연 박사의 강연이 이어질 예정이다.

준공을 계기로 대한민국 우주개발의 산실로 자리매김할 나로우주센터는 우리 땅에서 인공위성을 발사할 수 있는 발사장 건설을 위해 지난 2000년 12월 건설에 착수되어, 511만m2의 부지(시설부지 37만m2)에 발사대와 발사통제동, 종합조립동, 기상관측소, 추적레이더, 광학추적장치 등 첨단 시설을 갖추고 있다.

지금도 130여명의 국내 연구원들이 우주발사체를 힘차게 우주로 쏘아 올릴 수 있는 발사대에 대한 최종 인증작업에 심혈을 기울이고 있으며, 금년 7월 말 우리나라 우주개발의 이정표가 될 ‘나로호' 발사를 위한 모든 준비는 차질 없이 진행 중이다.


한편, 7월 말에 이어 내년 4월 ‘나로호’ 2차 발사가 예정되어 있으며, 정부는 ‘나로호’의 뒤를 이을 후속 발사체인 한국형발사체(KSLV-Ⅱ)를 국내 독자기술로 2018년까지 개발할 계획이다.

또한 2020년까지 달탐사 궤도선을, 2025년까지 달탐사 착륙선을 개발하는 등 우주탐사 프로그램도 장기적으로 추진해 나갈 계획이다.

향후 나로우주센터는 ‘나로호' 2차 발사와 한국형발사체 발사뿐 아니라 발사체 개발을 위한 각종 시험장 등 우주개발을 위한 종합시설과 대국민 홍보 및 교육의 장으로 활용될 예정이다.


◎나로우주센터 개요
1. 추진배경 및 목적
○ 국가 미래 전략기술 분야인 우주개발의 전초기지로 인공위성을 자력 발사할 수 있는 발사장 건설 및 발사운용기술 확보․운용
- 2009년까지 소형위성(100kg) 발사장 건설(1단계)
- 2017년까지 실용위성(1.5톤) 발사장으로 확충(2단계)
<나로우주센터 주요 현황>
위치-전라남도 고흥군 봉래면 예내리 일원(외나로도)
부지-507만㎡(시설부지 : 37만㎡)

사업기간-'00.12 ~ '09.6(1단계)

예산-3,124억5천만원

주요시설-발사대, 발사통제동, 조립동, 추적레이더, 광학추적장비, 우주과학관 등

2. 추진경과
○ 우주센터 건설사업 착수(’00.12)
○ 우주센터 건설 기공식('03.8) 및 건축공사 착공('05.1)
○ 건축․토목공사 완공(’07.6) 및 발사통제동, 발사체조립동, 추적레이더동 등 주요시설 완공(’07.12)
○ 발사대시스템 설치 완료('08.10) 및 성능시험 완료(’09.3)

3. 향후계획
○ 지상시험용 발사체 연계 발사대 인증시험(’09.4~6월)
○ 우주센터 준공식(’09.6.11)
○ 국내 최초 우주발사체(KSLV-Ⅰ) 발사(’09.7월말)

4. 나로우주센터 주요시설 및 장비현황
□ 주요시설별 소개
① 발사대(Launch Complex)
- 개 념 : KSLV-Ⅰ의 발사용 발사대(과학기술위성 2호 발사)
- 총 부지면적 : 47,353 m2
- 우주발사체에 대한 최종 기능점검 후 추진제 주입 작업을 거쳐 최종적으로 발사가 이루어지는 곳이다. 발사대는 발사체 발사를 위한 자세 제어 등을 담당하는 대형 기계설비를 비롯하여 연료 및 산화제, 고압가스 등의 공급을 위한 설비, 이들을 원거리에서 조정하는 발사관제설비 등으로 이루어져 있다.
◦ 발사패드(Launch Pad)
우주발사체에 대한 최종 점검작업을 거쳐 발사가 이루어지는 곳으로, 발사 순간까지 발사체를 안전하게 지지하며 연료 및 각종 가스 공급 임무를 수행한다.
◦ 이렉터(Erector)
최종 조립된 우주발사체(위성포함)를 조립시설에서 발사대까지 수평상태로 이송하여 발사패드 위로 발사체를 세우는 자세 제어 기능을 수행한다.
◦ 연료, 산화제, 고압가스 저장 및 공급시설 우주발사체에 주입되는 연료/산화제 및 고압가스 저장탱크를 발사대 주위에 배치하여 발사체에 공급한다.
② 추진기관시험동(한국형 발사체개발사업과 연계 추진예정)
- 개 념 : 액체추진기관 성능시험 및 최종시험
- 총 부지면적 : 4,596 m2
- 발사체 추진기관의 각종 기능점검 및 연소시험 등 발사체 엔진 개발 시험을 수행하는 곳으로, 향후 한국형 우주발사체 개발 임무 수행을 위해 구축 예정이다.
③ 조립 및 시험시설
- 개 념 : 발사체종합조립동, 위성시험동, 고체모터동으로 구성
- 총 부지면적 : 16,792 m2
- 발사장으로 운반된 우주발사체 각 단의 인수검사, 우주발사체 단별조립 및 최종 조립을 수행하는 장소다. 또한, 추진계 배관의 기밀시험, 각종 전자장치의 기능시험, 구동장치 시험 등 우주발사체의 주요 기능을 점검한다.
④ 추적레이더동
- 개 념 : 위성발사체 추적 및 실시간 위치정보 획득(추적레이더) 발사체 비행종단 명령 송신(비행종단지령장비)
- 연 면 적 : 293 m2(지상 2층, 고흥) / 114 m2(지상 1층, 제주)
- 추적레이더와 운용실이 위치하고 있는 시설로, 추적레이더는 우주발사체의 위치를 추적하여 비행궤적 정보를 발사통제동으로 실시간 전송하는 임무를 수행한다. 이를 통해 발사체의 정상적인 비행 진행 여부를 판단하게 된다. 우주발사체의 안정적인 추적을 위해 나로우주센터와 제주추적소(위치:제주도 서귀포시 표선면 하천리)에서 각 1기씩 총 2개의 추적레이더를 운용한다.
⑤ 발사통제동
- 개 념 : 발사준비 진행점검/발사지휘 기능 수행
- 연 면 적 : 7,219 m2(지하 1층, 지상 3층)
- 발사지휘센터(MDC : Mission Director Center), 발사체통제센터(LCC : Launcher Control Center), 비행안전통제센터(FSC : Flight Safety Center) 등 발사 및 발사체 추적과 관련된 통제시설들이 집약된 곳으로 발사임무와 관련된 운용작업을 총괄 지휘한다.
◦ 발사체통제센터(LCC)
우주발사체와 위성의 조립, 시험 및 연료공급과 같은 발사 준비작업을 단계별로 확인하여 운용상황을 발사지휘센터로 보고하고 발사지휘센터의 최종 결정에 따라 발사 작업을 진행한다.
◦ 비행안전통제센터(FSC)
우주발사체가 비행을 시작한 직후부터 임무 종료까지 비행안전과 관련된 모든 업무를 다른 운용실의 간섭없이 독자적으로 처리하게 된다. 이를 위해 실시간으로 우주발사체의 상태정보 및 비행상황 정보를 감시하면서 문제가 발생되면 비행종단지령장비(FTS, Flight Termination System)를 이용하여 우주발사체의 비행을 강제 종료시키는 임무를 수행한다.
⑥ 광학장비동
- 개 념 : 발사초기 발사체 자세 및 거동분석
- 연 면 적 : 91 m2(지상 1층)
- 발사 순간 및 이륙 초기 우주발사체의 비행자세 영상정보를 취득하는 광학추적장비가 위치하는 곳이다. 광학추적장비(EOTS, Electro Optical Tracking System)에 장착된 초고속 카메라를 통해 초기 비행자세 제어 영상정보를 획득하여 발사통제동으로 전송함으로서 우주발사체 거동분석에 유용한 자료를 제공한다.
⑦ 발전소동
- 개 념 : 발사운용에 필요한 안정적인 전원 공급하는 기능
- 연 면 적 : 863 m2 (지상 2층)
- 발사운용에 필요한 안정적인 전원을 지속적으로 공급하는 기능을 한다. 2MW급 발전기 3대가 설치되어 있다.
⑧ 제주추적소
- 개 념 : 발사체추적 및 원격자료 수신/실시간처리
- 연 면 적 : 1,242 m2 (Telemetry 2기, Radar 1기)
- 나로우주센터에서 발사한 우주발사체의 지속적인 추적과 정보수신을 위해 추적레이더 1기와 원격자료수신장비(Telemetry) 2기가 제주추적소에 위치하고 있다. 원격자료수신장비는 우주발사체 발사에서부터 위성이 분리되어 궤도에 진입할 때까지 위성과 우주발사체의 전반적인 동작 및 상태 정보를 수신하여 발사통제동으로 전송한다.
⑨ 기상관측소
- 개 념 : 기상관측 데이터 취득
- 연 면 적 : 103 m2 (지상 2층)
- 우주센터 인근 마복산에 위치한 기상관측소는 순조로운 발사 운용에 필요한 기상관측데이터를 취득하는 시설이다. 기상레이더, 기상통합처리시스템, 종합낙뢰감지시스템 등을 이용하여 기상자료를 분석하고, 이를 근거로 우주발사체 발사 가능 여부를 판단한다. (위치 : 전라남도 고흥군 포두면 차동리)
⑩ 우주과학관
- 개 념 : 방문객 편의시설 및 교육기능 수행
전시관, 영상관, 야외전시장 등으로 구성
- 연 면 적 : 8,914 m2(지하 1층, 지상 2층)
- 우주과학 분야의 교육과 홍보를 위한 우주과학관은 전시관, 영상관, 야외전시장 등으로 구성되어 있다. 우주센터 방문객을 위한 장소로서 우주센터의 역할을 이해하고 우주과학에 대한 폭넓은 정보를 얻을 수 있는 장소이다.


◎소형위성발사체 개발 개요
□ 사업 개요
○ 개발목표 : 100kg급 인공위성을 지구 저궤도에 진입시킬 수 있는 발사체 개발 및 발사
○ 주관연구기관 : 한국항공우주연구원
○ 사업기간 : '02년 8월 ~ '09년 2월
○ 주요 사업 내용
- 위성발사체 시스템 설계 및 제작/시험
- 위성의 궤도 투입 기술 및 발사 운용 기술 확보
- 위성 발사체 발사 관련 시설/장비 개발 및 구축
○ 사업의 의의
- 국가 우주개발 중장기 기본계획에 의한 우주개발 목표 실현
- 위성 발사 능력 확보 및 위성발사체 기술 축적
- 우주분야의 국가위상 제고 및 국민적 자긍심 고취
□ 발사체 개발 현황
【계약 및 정부간 협정】
◦ ‘02. 8 소형위성발사체 개발사업 착수
◦ ‘04. 9 한·러 정부간 우주기술협력협정(IGA) 체결
◦ ‘04. 10 한·러 기술협력 계약 서명
◦ ’06. 9. 5 한·러 정부간 우주기술협력협정(IGA) 발효
◦ '06. 10 한·러 정부간 우주기술보호협정(TSA) 체결
◦ '07. 7 한·러 정부간 우주기술보호협정(TSA) 발효
※ IGA는 한․러 양국 정부간 우주분야의 상호협력에 대한 원론적이고 포괄적인 협정이며, TSA는 우주협력 과정에서 상호개발 또는 이전되는 기술자료 및 기자재 등의 평화적인 이용과 제3국으로의 유출방지를 보장하기 위한 정부간 기술보호 실행협정임
【발사체시스템 개발】
◦ '02. 8 소형위성발사체 개발사업 착수
◦ '03. 6 시스템요구조건 검토회의(SRR) 개최
◦ '05. 4 시스템설계 검토회의(SDR) 개최
◦ '07. 10 상단 인증모델(QM) 결과검토회의 개최
◦ '07. 11 KSLS 상세설계검토회의(CDR)개최
◦ '08. 5 상단 인증모델(QM) 발사장 이송
◦ '08. 8 러측 1단 지상검증용기체(GTV) 인수
◦ '08. 8 상단 비행모델(FM) 총조립 및 검사 완료(보관 중)
◦ 현 재 1단 지상검증용기체(GTV) + 상단 인증모델(QM) 조립 중
※ 참고
- 엔지니어링모델(EM; Engineering Model): KSLV-I 개발 과정에서 첫 번째로 발사체 전체 시스템을 조립하여 시스템 차원의 기능 및 조립성 점검
- 인증모델(QM; Qualification Model): 발사체 시스템의 설계조건(외형, 중량, 기능 및 조립성)의 만족 여부를 최종 인증 (극한 환경 규격 인증)
- 비행모델(FM; Flight Model): 인증시험을 통과한 인증모델을 비행용으로 제작
- 지상검증용 기체(GTV; Ground Test Vehicle): 로켓 발사를 위해 필요한 조립동 및 발사장의 지상 장비와 발사 준비 과정을 인증하는 시험에 사용되는 실제 발사할 발사체와 동일한 기능을 갖으나 비행시킬 수는 없음
□ 발사체 외형 및 제원
[2단 형상 및 주요 서브시스템]
○ 1단 액체 엔진과 2단 고체 킥모터로 구성되는 2단형 발사체
○1단은 러시아와 공동개발, 2단은 국내개발 추진
○ 총중량 : 약 140톤
○ 추진제 중량 : 약 130톤
○ 총길이 : 약 33 m
○ 직 경 : 2.9 m
○ 위성궤도: 300x1,500km 타원궤도 (지구저궤도)
○ 추진기관
- 1단 (추력 170톤급)
∙액체 추진기관 1기 사용
∙연 료 : 등유(Kerosene)
∙산화제 : 액체산소(LOX : Liquid Oxygen)
∙공급시스템 : 터보펌프 방식
- 2단 (추력 8톤급)
∙고체 킥모터 1기 사용 (HTPB : Hydroxyl Terminated Poly Butadiene)
□ KSLV-I 비행개념
※ 킥턴 : 발사체가 초기에 수직으로 발사가 되나, 그 이후에 원하는 방향으로 발사체를 기울이는 것
□ KSLV-I 주요 추진 성과
○ 발사체 상단 서브시스템별 인증모델(QM)/비행모델(FM) 개발 완료
- 관성항법유도시스템, 전자탑재시스템, 페이로드 페어링, 2단부 구조체, 비행종단시스템, 가동노즐 구동장치시스템 및 추력기 자세제어시스템 등 인증모델(QM)/비행모델(FM) 제작 및 시험
- 2단 킥모터 인증모델(QM)/비행모델(FM) 제작 및 지상/고고도 연소시험
○ 발사체 상단 인증모델(QM)/비행모델(FM) 개발 완료(‘08.08)
-상단 인증모델(QM) 총조립, 시험 및 인증('07.09)
-상단 인증모델(QM) 종합운용시험('07.07 ~ '08.04)
- 상단 비행모델(FM) 1호기/2호기/3호기 총조립 및 시험('08.08) (현재보관중)
[발사체 2단 인증모델(QM) 총조립 및 주요 시험]
[상단 인증모델(QM)을 이용한 발사체 상단 종합운용시험]
※ 발사체 상단 종합운용시험: 실제 발사상황을 모사하여 로켓의 발사 전 운용(PLO) 및 발사 이후 비행시퀀스에 따른 종합운용 및 기능이 정상적으로 수행되는 지 여부를 최종 확인하는 시험이며, KSLV-I 상단부의 비행 시퀀스는 페어링 분리, 2단 킥모터 점화, 자세제어, 위성 분리, 비행 종료 등의 주요 비행 이벤트로 이뤄져 있음
[발사체 상단 비행모델(FM) 총조립/시험 및 보관]
□ 사업추진 협력체계

주체 담당역할 비고
항우연 ◦ 발사체 시스템 개발 및 발사 운영 총괄
◦ 시스템 및 서브시스템 설계 및 시험 평가/검증
◦ 핵심기술 선행 개발 및 엔진 국산화 개발
◦ 국제 기술협력
◦ 우주발사체 기술 저변 확대
대학 및 관련연구소 우주발사체 분야 기초기술 및 요소기술 연구
◦ 인력 양성
◦ 우주발사체 시스템 기술 현황 분석 및 관련 심포지엄 개최 등으로 지속적인 기술 교류
43개 위탁연구 수행
산업체 ◦ 발사체 총조립
◦ 부품 및 서브시스템 상세설계 및 제작
◦ 지상 시험시설 및 발사관련 설비 제작
◦ 발사체 개발을 위한 현장기술 습득 및 개발
160여개
산업체 참여

※ 주요 참여업체

기업 구분 역할 기업명
총조립업체 (System Integration) 전체조립체의 조립 및 시험 대한항공
서브시스템(Subsystem) 참여업체 해당 서브시스템 제작
추진분야 엔진 업체 엔진제작 비츠로테크 등
킥모터 업체 킥모터 제작 한화
터보펌프 업체 터보펌프 제작 삼성테크윈, 비츠로테크

연소기/가스발생기
업체

연소기 및 가스발생기 제작 비츠로테크, 스펙 등
추진 시험설비 업체
추진 시험설비 제작
한화, 대한항공, 한양ENG
추진기관 공급계

업체
액체추진제 공급계

서브시스템 및 구성품 제작
한화, 대한항공, 서흥금속, 하이록코리아 등
체계분야
지상지원장비 업체
지상지원장비 제작
현대중공업, 탑엔지니어링
임무분야 관성항법유도시스템 업체 관성항법유도시스템 제작 두산인프라코어
제어분야 구동장치시스템 업체 구동장치시스템 제작 한화
추력기시스템 업체 추력기시스템 제작 한국항공우주산업,
퍼스텍 등
GPS수신기 업체 GPS수신기 및 안테나 제작 네비콤
전자분야 전자탑재 업체 송․수신기 등
Box 레벨 제작
단암시스템즈,
쎄트렉아이, 엠티지
구조분야 기체부 업체 기체부 제작 두원중공업, 대한항공
탱크부 업체 금속재 탱크부 제작 두원중공업
복합재 구조체 업체 복합재 구조체 제작 한국화이바, 대한항공
Pyrotechnics 업체 Pyrotechnic System 제작 한화

□ 발사체 개발의 기대효과
○ 전략적 측면 : 위성 자력발사 능력 확보
- 발사체 개발, 시험, 발사 기술의 축적을 통하여 위성 자력발사 능력을 확보
- 발사체 기술은 국제적으로 민감한 기술이며, 선진 개발국들이 다른 나라로의 기술 이전을 엄격히 통제하고 있는 전략적 기술이므로, 발사체 기술의 확보는 안보․전략적 측면에서 매우 중요함
○ 기술적 측면 : 발사체 핵심 기술의 확보
- 첨단 대형 시스템 기술인 발사체 기술의 확보는 국내 관련 산업계에 파급되는 기술적 효과가 매우 큼
○ 국제적 측면 : 국제 공동 연구개발 참여 기회 확대
- 발사체 개발을 통하여 우리의 우주개발 역량을 국제적으로 인정받음으로써 향후 국제적인 공동 연구개발사업의 참여 기회가 확대될 것으로 기대됨
○ 사회적 측면 : 국민의 자긍심 고취 및 국가 신뢰도 향상
- 우주개발은 국가의 총체적 과학기술력을 상징하며, 국민의 자긍심 고취와 우주에 대한 관심 증대의 효과가 있음
- 아울러, 우주개발의 성공은 국가 위상 및 신뢰도 향상의 효과가 있음
□ 국내 로켓 개발 경과
○한국항공우주연구원은 국내 민간로켓 분야 연구 개발로써 1980년대 후반부터 시작하여 1993년 1단형 고체추진 과학로켓(KSR-I)을 개발 완료하여 동년 6월 4일과 9월 1일에 발사시험을 수행하였으며, 이어서 2단형 고체추진 과학로켓인 중형과학로켓(KSR-II)을 개발하여 1997년 7월 9일 및 1998년 6월 11일에 발사시험을 수행하였음. 또한 국내 최초의 액체추진 과학로켓(KSR-III)을 개발 완료하여 2002년 11월 28일 발사시험을 성공적으로 수행하였음
○현재 항공우주연구원에서는 100kg급 위성을 지구 저궤도에 올릴 수 있는 한국형 소형위성발사체(KSLV-I)를 개발하고 있으며, 2009년 상반기 개발 완료를 목표로 하고 있음. KSLV-I의 개발은 2002년 KSR-III 발사시험을 통해 획득한 발사체 필수 기술들 즉, 액체추진기관, 추력벡터제어, 측면분사추력기, 관성유도제어, 킥모터 등의 기술을 기반으로 개발되고 있음
[1단형 과학로켓(KSR-I)]
[2단형 중형과학로켓(KSR-II)]
[3단형 과학로켓(KSR-III)]

◎나로우주센터 주요 개발팀 소개
□ 발사대 개발팀
○ 임무 : 발사대 개발 및 발사 시 발사대 준비업무 수행
- 발사대시스템 설계 검토 및 확정
- 발사대시스템 제작/설치 관리․감독
- 발사대시스템 성능시험 수행 및 유지/보수
- 발사 시 발사대 준비업무 수행
○ 주요 구성원 성명
라승호 팀장-책임연구원-발사대시스템 총괄
이영호-선임연구원-지상기계설비 담당
김대래-선임연구원-지상기계설비 담당
강선일-선임연구원-추진제공급설비 담당
문경록-선임연구원-발사관제설비 담당

□ 기술관리팀
○ 임무 : 각종 장비 구축․운용 및 발사체 비행 상태 감시
- 비행추적장비(추적레이더, 광학추적장비 등), 원격자료 수신장비 구축 및 운용
- 발사통제시스템 및 대․내외 통신망 구축 및 운용
- 비행안전장비(FTS), 기상장비 및 기타 발사지원장비 구축 및 운용
- 제주추적소 운용
- 발사체 이륙시점부터 위성분리 후까지 발사체 위치 및 상태정보 취득, 처리하여 발사체의 비행 상태 감시
- 비행 상태 감시 중 비정상상황 발생시 비행안전장비(FTS) 운용
- 나로우주센터 주변의 각종 기상정보 측정 및 기상조건에 의한 발사 가능 여부 판단
○ 주요 구성원

이효근 팀장-책임연구원-Range 시스템 총괄

 

 

 

 

 

 

김태형-선임연구원-추적레이더 담당
오창렬-선임연구원-원격자료수신장비 담당

최용태-선임연구원-발사통제시스템 담당

국봉재-선임연구원-기상장비 담당

노영환-선임연구원-광학추적장비 담당

문병진-선임연구원-대내외통신망 담당

배영조-연구원-비행안전장비(FTS) 담당

□ 다운레인지 원격자료 수신장비 담당
○ 임무 : 다운레인지 원격자료 수신장비 운용․유지
- 다운레인지 원격자료 수신장비 운용․유지
- 선박(해경청 3002호) 탑재 및 운용시험 수행
- 발사 시 태평양 해상(발사대 남방 1700km)에서 발사체 2단 점화부터 위성분리까지 발사체 추적 및 원격측정자료 수신
- 주요자료 실시간 처리 및 고흥 나로우주센터 전송
○ 주요 구성원
이선익-선임연구원-다운레인지 시스템 담당
권순호-연구원-다운레인지 장비 운용
김준규-선임기술원-다운레인지 장비설치 및 점검


◎나로우주센터 발사대시스템 개발의 역경과 고난 극복
                                                                                작성자 : 나로우주센터장 민경주

2007년 3월 9일 바로 그 날, 학수고대하면서 기다리고 기다리던 발사대구축 관련 상세설계문서 21 box(A3 용지 21,631쪽)가 러시아 보안 담당의 삼엄한 경비 하에 한국항공우주연구원에 도착했다.

러시아와 기술보호협정이 체결되면 곧바로 인수가 가능할 것이라고 기대했던 그 문서가 예정보다 4개월 늦게 도착한 것이다.

국내 최초 인공위성 발사체인 ‘나로(KSLV-I)'의 발사 날짜는 이미 언론을 통해서 2008년 12월로 공개되어 있었기 때문에 국내에서 한 번도 시도해 보지 못한 초고압∙초저온 청정기술과 관련된 난해한 각종 설비를 늦어도 2008년 8월까지 구축해야만 한다.

이제 남은 시간은 17개월이다. 러시아 전문가 자신들이 직접 구축하는 경우에도 23개월이 걸린다고 들은 상태였기에 너무나 큰 충격이었다.

8명으로 구성된 발사대팀 연구원들이 방대한 설계문서에 상당히 당황하고 있는 게 내 눈에도 역력히 보였다.

영문으로 작성된 상세설계문서는 생각보다 매우 복잡하고 까다로운 조건을 요구했으며, 소요 예산도 만만치가 않았다.

시간과 예산 모두 부족한 상태에서 겨우 8명의 연구원으로 이 일을 감당해야 한다는 강박관념에서 벗어나지 못하고 있을 때, 뇌리를 스치는 말이 있었다.

바로 연속극 불멸의 이순신에서 “전하 신에게는 아직도 12척의 전함이 남아 있습니다” 라는 대사였다.

그리고는 나 혼자 외쳤다 “나에게는 8명의 유능한 연구원이 있으며, 아직 17개월이라는 시간이 주어져 있다” 라고... 이어서 연구원들에게 용기를 심어주는 게 필요했다.

“시간과 돈이 많으면 누구든지 이 프로젝트를 성공시킬 수 있다. 그러나 시간과 돈 모두 부족한 상태에서 이 일을 달성해야 유능한 연구원이 아니겠나? ”라고.

또한 “이 일은 국가와 민족을 위해 누군가는 반드시 해야 하는 일이니 오히려 우리에게 이런 기회가 주어진 걸 고마워하자” 라고 격려했다.

3주간에 걸쳐 자체적으로 상세설계문서를 검토하여 주요 내용을 파악하고, 국내제작 및 설치를 고려하여 러시아 규격의 주요 원자재 및 부품을 국내규격으로 변경하였다.

또한 국내 제작이 용이하도록 설계 개선안을 도출하여 러시아 전문가들과 협의를 거쳐 제작 설계문서를 현대중공업 측과 공동으로 2007년 12월에 완료했다.

우리 연구원 한 명이 러시아 전문가가 3-4명을 상대하는 것은 쉬운 일이 아니었다. 이 과정에서 우리 연구원들은 매일 밤 12시가 되어야만 자체 검토회의를 할 수 있을 정도로 정말 열심히 노력했으며, 조금이라도 구축 시간을 당기기 위해서 주요 부품 조기 제작을 시도했다.

러시아 규격과 100% 일치하는 국내 혹은 서방의 소재, 부품, 공정을 찾아내기가 쉽지 않았다. 각 각의 설계도면이 완성되면 러시아 전문가의 승인이 반드시 필요했기에, 러시아 전문가들에게 보다 더 많은 협조를 얻어 내기 위해 노력했다.

우리가 각박한 구축일정 때문에 동분서주하고 있을 때 러시아 전문가들이 자신의 사정만을 고려하여 예정보다 늦게 파견을 나온다든지, 우리는 상상도 못할 긴 휴가를 보낸다든지, 해가 지면 집에서 쉬어야지 왜 일을 계속해야 하냐며 협조를 하지 않을 때는 그들이 야속하기만 하였다. 이 때 소주와 보드카가 중요한 역할을 하였음은 말 할 필요가 없다.

설계가 끝나고 부품제작 및 설치가 진행되었지만 여기저기서 일어나는 설계변경은 또 다른 구축 일정 지연의 요인이 되었다.

러시아 전문가들의 설계변경 요구는 일정에 많은 지장을 주었지만 경험에서 나온 논리적인 것이었기에 절대 거절할 수 없었다.

또한 이들은 설계자와 제작자의 사용 규격이 다른 개발 방식은 대단히 힘들고 많은 시행착오를 수반한다고 했다.

이러한 이유 때문에 러시아와 국제협력을 수행했던 다른 국가들은 첫 발사대는 가급적 러시아로부터 모든 부품을 직접 도입해서 구축하고, 두 번째 부터 비로소 자체 개발을 시도한다고 조언해 주었다.

그러나 우리가 갖고 있는 시간과 예산의 한계 때문에 이들의 조언은 말로 끝났으며, 우리의 자신감과 실력을 보여줘야겠다는 오기로 더 열심히 개발 업무를 수행하였다.

발사대시스템의 설치가 완료되고 바로 이어서 진행된 성능시험과정에서 러시아가 초기에 제기한 시험 항목을 99개에서 358개로 증가시킨 것은 우리 연구원들에게 학습의 기회를 제공하기에 충분했다.

부품의 국산화 과정에서 발생할 수 있는 미확인 결점을 확인하기 위하여 러시아가 예정된 시험항목보다 약 4배가 많은 시험항목을 요구했기 때문이다.

이 때문에 발사 일정이 지연되기는 했으나, 발사체를 실수 없이 성공적으로 발사하기 위해서는 99.9999%의 고 신뢰도를 갖는 발사대시스템이 요구된다.

이에 우리 연구원들은 러시아 전문가들이 수시로 요구하는 시험 수행 이유를 파악하여 더 많은 설계 의도와 공학적인 원리를 이해하게 되었다.

1초당 약 4kg이 생산되는 어마어마한 량의 공기에 수분 및 분진 함량․분진크기 등을 엄격히 제한하는 기술, 청정한 공기․질소․헬륨 등을 초고압으로 만들어서 8개의 시스템에 공급해야 하는 기술 등은 초고압․초저온 청정기술 수행에 우리의 실력을 마음껏 발휘하는 계기가 되었다. 이제 우리 연구원들은 말한다. 장래에는 우리 자체기술로도 개발이 가능하다고.

한편, 주요 부품의 입고 지연 때문에 약 4개월 동안 전 세계를 떠돌아다니며 제작사들을 방문해서 납기단축을 위해 협상한 일도 있었다.

특히 고압가스 압력조절 패널의 핵심 부품인 대구경 고압 볼밸브의 제작사가 있는 대만을 방문했을 때는 현지 공장이 위치한 중국 쓰촨성의 지진으로 납기 일정을 지킬 수 없다는 소식에 거의 그 자리에서 쓰러질 뻔 한적도 있었다.

국내에서는 수십 개의 제작사를 방문하여 제작을 독려하고, 밤을 같이 새웠으며, 정해진 사무실도 없이 노트북이 든 가방 하나만 달랑 메고 이 회사 저 회사를 떠돌아다니기도 했다.

일정단축을 위해 건축물 내부의 마감작업과 관제설비구축을 동시에 진행시키면서 각 하청업체 간에, 연구원들 간에 발생된 여러 가지 크고 작은 시비는 우리가 얼마나 일정에 쫓기면서 극한 기술을 극복해 나갔는지를 말해준다.

때로는 발사일정 지연을 기사화 하는 언론 때문에 마음고생을 한 적도 있었지만, 지금은 여유를 갖고 싶다. 왜냐하면 우리는 정말로 죽도록 최선을 다했기 때문이다.

지금은 발사대시스템의 구축이 완료되고 인증시험을 하는 단계이지만 우리 연구원들은 말한다. 러시아 전문가들에게 정말로 많이 배웠다고, 덕분에 실력이 많이 늘었다고...

그들의 한마디 한마디가 큰 가르침이었고, 우리의 능력을 낮게 평가해 대화도 하지 않으려고 했던 초기와는 달리 그들도 이젠 우리의 의견을 존중하고 우리의 실력을 인정하고 있다.

이제 양국 간의 문화적 차이도 많이 극복했기에 서로에 대한 신뢰성을 갖고 있다. 러시아의 설계회사인 KBTM은 이곳에서 우리가 진행해온 발사대시스템 구축과정을 지켜보면서 흥미가 당기는 제안을 해왔다.

카쟈흐스탄에 위치한 바이코노르 발사장에 새로운 발사대를 구축하는데 우리와 같이 콘소시움을 해서 참가하자는 것이다.

바야흐로 발사대시스템의 수출이 시작된 게 아닐까? 이제는 러시아 전문가들이 우리를 동반자로 인정한 셈이다.

“우선 시작하고 보자” 라고 연구원들을 재촉하면서 시작된 발사대시스템 개발은 러시아라는 국가에 대한 문화적인 이해 부족 및 언어 소통의 걸림돌 때문에 여러 가지 난관에 봉착하게 되었다.

일반적인 의사소통에도 3-4배의 시간이 소요되었으며, 더구나 기술적인 대화내용에서는 통역자의 이해 부족으로 의사소통이 원활하지 않는 경우가 상당히 많이 발생하여 반복적인 대화가 필요하였다.

또한 서로에 대한 신뢰가 쌓이기 전이었기 때문에 의심의 눈으로 보는 게 여간 부담스러운 것이 아니었으며, 3일 동안 진행된 회의에 대한 회의록 작성이 2일이나 걸릴 정도로 서로를 불신하고 있었다.

조금이라도 자기에게 불리한 내용은 회의록에 남기지 않으려고 실랑이를 벌이는 과정에서 많은 시간이 필요하기도 했었다.

이렇게 할 일은 산더미 같은데 의사소통마저 원활하지 않다보니 결국 모자라는 시간은 우리 연구원들이 저녁시간과 주말․공휴일을 반납하여 보충할 수 밖에 없는 상황이었다.

이러한 상황에서 우리 연구원들은 “각 개인의 가정”의 일은 거의 없다시피 약 3년을 지내왔으며, 가족과 떨어져 생활해야만 하는 안타까움을 견뎌내야만 했다.

사랑하는 아내가 신장이식 수술을 받고 누워있는 서울 아산병원을 뒤로하고 파견지로 떠나야만 했던 R연구원, 이번에 발사가 성공하면 그 동안 가족에게 못해주었던 것을 다 보상해주고 싶다며 “나도 한 달에 한 번 있는 체육의 날 행사에 가보고 싶다”라고 외치는 3년 전 입사한 N연구원도 있다.

또한 신혼 초부터 이 프로젝트에 참가하여 이제 아버지가 된 J 연구원 과 A 연구원은 자녀들의 생일, 크리스마스 등의 집안 행사에 가족과 같이 보내지 못한 게 아쉽기만 하다고 한다.

저기 높이 보이는 발사대 구축에 아비가 한 몫 했다고 아들에게 자랑하고 싶다는 K 연구원, 제한된 예산을 갖고 관제설비의 2중화, 3중화라는 어려운 연구개발에 도전한 M연구원, 입사한 지 얼마 안 되어 바쁜 주위환경에 적응하느라 열심인 H연구원 등. 그들의 노력과 희생이 있었기에 국내 최초의 발사대시스템을 국산화 할 수 있었다.

이제 390m 높이의 마치산 허리를 잘라내어 만든 약 46,000㎡의 빈 터에 번듯한 발사대시스템이 구축되었다.

273개의 서브시스템으로 구성된 발사대시스템에 사용된 전선의 길이만 해도 140㎞이고, 400기압의 배관이 문어발 모양으로 1,5㎞ 깔려있다.


밸브의 개수만 해도 3,000여개나 되는 거대한 설비이다. 그 만큼 어려운 개발과정이었지만 대한민국의 우주개발 전초기지를 만들어 냈다는 자부심도 있다.

사람들은 말한다. 공기 좋고 경치 좋은 바닷가에서 근무해서 좋겠다고... 우리는 대답한다. 이곳에서 일 주일만 지내보면 바다가 보이지 않는다고... 2009년 7월 말, 나로호가 지축을 흔들며 비상하는 날, 우리 연구원들은 자신 있게 말 할 것이다.

이 영광을 지금까지 옆에서 말없이 지켜봐 준 가족들에게 돌린다고.

◎다운레인지 텔레메트리 시스템
                                                      작성자 : 나로우주센터 기술관리팀 이선익

태평양에서 발사를 맞이하다

한국최초 우주발사체 ‘나로(KSLV-I)’가 발사된 후 위성분리까지 발사체의 비행상태 등에 관한 원격측정신호를 안정적으로 수신하고 주요자료를 실시간으로 분석 처리하여, 발사임무 진행을 위한 판단자료를 확보하는 것이 중요하다. 그러기 위해서 나로우주센터 내에 1개, 제주추적소에 2개의 원격수신장비가 설치돼 있다.

그러나 발사체가 발사장으로부터 발사방향으로 약 1700km 남쪽, 대만과 필리핀사이 해역에 이르면 발사체로부터 비행상태 데이터를 확보하지 못하는 지역에 이르게 된다.

이 지점 이후는 발사체 2단과 과학기술위성이 분리되는 구간으로 발사체 비행궤적에 대한 안정적 신호수신을 위하여 제주해경 소속 선박에 원격수신자료장비를 탑재하고 발사기간 동안 그곳에 머물면서 임무를 수행하게 된다.

한국최초 우주발사체 ‘나로(KSLV-I)'가 발사된 후 다운레인지 장비 기능 시험을 위하여 2007년부터 현재까지 제주해상에서 3번, 태평양 해상에서 1번 해상시험을 시행하였는데, 악기상으로 인한 진동과 충격, 해수로부터 장비를 안전하게 보호하는 것이 어렵고, 장비에 문제가 생겨 일이 순조롭지 못하여 난감하였으며, 어지럽고 울렁울렁하여 잘 먹지 못하여 다소 고초였지만 이를 이겨내려고 노력하였다

특히, 작년 4월 해양경찰청 경비함정(제주 3002함)에 장비를 장착하고 제주해상 및 발사장으로부터 1700km 떨어진 태평양 공해상(필리핀 해역)에서 장비 성능 시험을 수행하는 중 태풍 ‘너구리’의 간접 영향권에 들어 이를 통과하는데 7m 이상 되는 거대한 파도가 함정에 부딪힐 때가 기억난다.

마치 배가 부서질 듯한 소리가 나고, 강풍을 동반한 비가 세차게 몰아칠 때 함정선미에 설치한 장비의 안전에 문제라도 생기면 어떡하나하는 것이 가장 먼저 걱정이 되어 장비에 접근하여 장비가 정상적으로 동작하는 것을 먼저 확인하였다. 이후 목적지에서는 화창한 날씨로 시험을 잘 마치고 돌아왔다.

금년 4월 해상시험을 위해 제주서방 EEZ근처에서 항해 중, 인마샛레이돔(덮개)이 강풍으로 벗겨지는 일이 발생하였다.

이로 인해 통신장치에 비와 해수가 유입되어 우주센터와 통신을 못하는 상황이 벌어져 강풍 속에서 난간에 걸린 인마샛 덮개를 발견해서 응급조치를 하였다.

이 일을 통해, 실제 발사에 대비한 소중한 경험 하나를 배우고 돌아왔고, 만일을 대비한 대처가 얼마나 중요한지도 알게 되었다.

현재는 수리도 완료하고 백업통신망도 갖추어 발사준비에 만전을 기하고 있다. 지금까지 다운레인지 장비를 해상에서 운용하는데 해양경찰청의 지원을 잊을 수 없다.

특히, 국가사업을 자기 일처럼 생각하여 함께 고생하고 도와주신 제주3002함 함장님 이하 모든 분들께 감사드린다.

금년 7월 발사성공으로 고생하신 모든 분들이 환하게 미소 지을 수 있기를 기대한다.

◎완벽한 발사를 위한 나로우주센터의 첨단장비
                                                              작성자 : 나로우주센터 기술관리팀장 이효근

▲나로우주센터의 첨단 장비
우주센터 내에는 우주발사체의 성공적인 발사를 위해서 필수적인 장비들이 구축되어 있다.

‘나로(KSLV-I)’가 발사되는 순간부터 최대 3,000km 까지 발사체를 추적하고 실시간으로 위치정보를 확보할 수 있는 추적레이다와 최대 2,000km 까지 발사체의 비행궤적, 동작상태 등을 확인할 수 있는 텔리메트리(원격자료수신장비), 광학센서를 이용하여 발사체를 추적하여 영상정보를 얻을 수 있는 광학추적장비, 나로우주센터 주변 및 발사체의 비행궤적 주위의 기상을 관측할 수 있는 기상레이더를 비롯해 발사체가 비행안전영역을 이탈하거나 정상적인 비행이 불가능하다고 판단할 경우 비행을 종단시킬 수 있는 비행종단지령송신장비 등의 추적장비들이 고흥 우주센터 및 제주추적소에 갖춰져 있고, 이들 추적장비들로부터 실시간 전송되는 발사체 위치정보 및 비행상태 정보들을 통합적으로 처리하여 운용할 수 있는 발사통제시스템이 구축되어 있다.

▲발사 통제 지휘
‘나로(KSLV-I)’ 발사와 관련된 총괄지휘는 발사통제동(MCC: Mission Control Center)에서 한다.

발사통제동은 발사지휘소(MDC: Mission Director Center), 비행안전통제센터(FSC: Flight Safety Center), 발사관제센터(LCC: Launch Control Center)등 발사에 관련된 주요 통제시설들이 집약된 곳으로 발사임무와 관련된 여러 가지 운용 작업을 총괄지휘하게 된다.

발사지휘소(MDC)는 우주센터의 발사임무에 대한 총괄 지휘통제를 위한 운용실로 발사관제센터(LCC)의 발사준비 상황, 해상 및 공중의 안전통제정보, 기상정보, 비행경로 추적장비 및 운용자 준비상황 등 발사업무 연계상황을 종합적으로 판단하여 최종발사여부를 결정한다.

발사관제센터(LCC)는 우주발사체 및 위성체의 기능점검 및 연료공급과 같은 발사준비작업을 수행하며 발사준비 단계별로 운용상황을 발사지휘소로 보고하여 발사지휘소의 최종결정에 따라 발사작업을 진행한다.

비행안전통제센터(FSC)는 발사체가 비행을 시작한 직후부터 임무종료까지 비행안전에 관련된 모든 업무를 다른 운용실의 간섭 없이 독자적으로 처리하게 된다.

이를 위해 실시간으로 발사체의 상태정보 및 비행 상황정보를 감시하면서 문제가 발생할 때에는 비행종단지령송신장비를 이용하여 우주발사체의 비행을 강제 종료시키는 임무를 수행한다.

▲발사 대비 종합운용 시험 실시
지난 2005년부터 올 상반기 까지 반디호, T-50 등을 동원하여 모두 12차례의 모의비행시험을 통해 장비 간 통합운용시스템을 구축 완료하였다. 다시 말해, 실제 발사체를 대신해 비행기에 각종 장비를 탑재한 후 나로우주센터 상공에서부터 제주도 까지 실제 발사체의 비행궤적을 모사하여 비행을 하면서 레이다, 광학장비, 원격자료수신장비 등의 정상작동 여부와 각종 데이터를 수신처리하는 과정을 되풀이하면서 발사 총 지휘를 위한 만만의 준비를 마쳤다.

장비도입이나 시험운영 과정에서 어려웠었던 점 우주센터에 설치된 장비들은 대부분 고가의 첨단장비들로 미국의 경우 이러한 장비들이 장거리 미사일개발에 활용될 가능성이 있다는 전제하에 엄격히 수출을 통제하고 있다.

따라서 추적레이더 등 장비도입시 유럽지역의 기술선을 확보하여 우리 요구조건에 맞는 장비를 개발하여 도입하는 과정에 많은 어려움이 있다.

특히, 추적장비들로부터 전송된 비행정보들을 실시간 처리하고 모든 추적장비들을 통합 운용할 수 있는 발사통제시스템 소프트웨어는 해외 기술에 의존하지 않고 100% 자체기술로 개발을 완료 하였다.

우주센터의 개별 장비들은 발사임무 수행상의 중요도를 고려하여 이중화 구성 또는 기능장애시 백업기능 등이 대부분 구현되어 있다.

시험운용기간 동안 이러한 기능들의 시험을 위하여 정상 운용시나리오 뿐만 아니라 개별 장비의 비정상 동작 또는 장애를 대비한 시험을 수행하고 이에 대한 시험결과를 반복하여 분석하였다.

이러한 시험 및 분석작업은 비록 많은 시간이 소요되기는 하였지만, 이러한 시험을 통하여 각 장비가 전체 발사체 추적 임무 수행에 문제가 없는지를 충분히 검증할 수 있었다.

▲발사 장비 활용
제주추적소의 텔레메트리 장비는 발사체 및 위성으로부터의 신호수신뿐만 아니라 위성제어를 위한 명령을 송신할 수 있도록 설계 개발되었다. 따라서 국내위성에 대한 신호 수신 및 관제용으로 활용할 계획이다.

또한, 지금까지의 운용시험을 통하여 각 장비별 운용특성에 대한 파악을 충분히 하였고, 장비 장애 또는 비정상 작동시의 신속한 복구방안을 수립하여 실제 ‘나로(KSLV-I)’ 발사임무 수행시에 적용할 수 있는 충분한 운용경험을 확보하여 우주센터에서의 발사임무 수행시 시행착오를 최소화 할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

[조은뉴스-전남]

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