한국형 발사체 누리호(KSLV-II) 1차 발사 당시 3단 엔진이 조기 종료된 원인은 비행 중 부력 증가로 인한 고정장치 이탈로 헬륨탱크가 떨어져 나갔기 때문이라는 조사 결과가 나왔다. 누리호의 기술적 보완으로 인해 내년 5월로 예정된 2차 발사 일정이 연기 될 가능성도 커졌다.
과학기술정보통신부는 29일 한국항공우주연구원과 함께 지난 10월21일 누리호 1차 발사 시 3단 엔진 조기 종료로 위성모사체를 궤도에 투입하지 못한 원인에 대한 조사결과를 발표했다.
앞서 과기정통부는 지난 10월말 항우연 연구진들과 외부전문가들이 참여하는 ‘누리호 발사조사위원회’를 구성해 총 5회에 걸쳐 조사위를 개최했다.
이번 조사는 비행 중 획득한 2,600여개의 텔레메트리 데이터를 기반으로 누리호 비행과정 중 발생한 이상 현상을 찾아내고 그러한 현상을 유발시킨 원인을 밝혀내는 방식으로 진행됐다. 특히 조사위는 조사 초기 단계에 3단 산화제탱크의 압력 저하로 엔진이 조기에 종료되었음을 확인한 후, 구체적인 원인 규명에 초점을 맞췄다.
조사위에 따르면 누리호의 이상 징후는 이륙 36초 후부터 나타났다. 3단 탱크연결 트러스와 위성어댑터 등에서 특이 진동이 계측됐다. 이때 헬륨탱크에서 헬륨이 새 나가기 시작했고 산화제 탱크 기체 압력도 상승했다.
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.
조사위는 비행 중 3단 산화제 탱크 내부에 장착된 헬륨탱크가 하부 고정부에서 이탈한 것이 이런 이상의 원인이라는 결론을 내렸다.
비행 중 헬륨탱크에 가해지는 액체산소의 부력이 상승했고, 이때 고정장치가 풀리면서 헬륨탱크가 하부 고정부에서 떨어져 나간 것으로 추정된다는 것이다. 헬륨탱크 고정 장치 설계 시 비행 중 부력 증가에 대한 고려가 미흡했던 것으로 파악된다고 조사위는 설명했다.
조사위는 이탈된 헬륨탱크가 계속 움직이면서 탱크 배관을 변형시켜 헬륨이 새 나갔으며, 이후 산화제 탱크에서도 균열이 생겨 산화제가 새 나갔다고 덧붙였다. 이렇게 발생한 산화제 누설 탓에 3단 엔진으로 유입되는 산화제 양이 감소하면서 로켓 비행이 조기에 종료됐다고 조사위는 설명했다. 조사위는 다만 3단엔진 자체는 정상작동을 했다고 덧붙였다.
이번 조사를 통해 밝혀진 원인을 기반으로 과기정통부와 항우연은 누리호의 기술적 보완을 위한 세부 조치방안을 마련하고 향후 추진일정을 확정해 나간다는 계획이다. 기술적 보완은 헬륨탱크 고정부와 산화제탱크의 구조를 강화하는 것 등을 중심으로 이루어질 예정이다.
다만 원인 규명에 따른 보완 작업 등으로 인해 당초 예정됐던 내년 5월 19일 누리호 2차 발사일이 연기될 것으로 보인다.
권현준 과기정통부 거대공공연구정책관은 “내년 5월은 (발사가) 조금 어렵지 않을까 하는 상황”이라면서 “그래도 굉장히 오랜 시간이 걸리지는 않을 것 같다. 내부적으로 내년 하반기 중에는 가능할 것으로도 본다”고 말했다.
관계 당국은 추후 일정이 확정되면 사업추진위원회와 국가우주위원회 실무위원회를 통해 발표한다는 방침이다.
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