누리호 5차 발사 성공…군집위성 5기 첫 동시 투입, ‘민간 우주시대’ 성큼

한국형 발사체 누리호가 5차 발사에서 초소형 군집위성 5기를 목표 궤도에 성공적으로 투입하며 임무를 완수했다.

2021년 첫 발사 이후 누리호는 네 차례 연속 발사에 성공하며 발사 신뢰성을 한층 높였다. 특히 이번에는 우리나라 최초로 초소형 위성 5기를 한 번에 목표 궤도에 투입하는 데 성공하면서 다중위성 수송 능력을 입증했다.

향후 정례 발사와 민간 중심의 제작·운용 체계가 본격화되면 누리호가 연구개발 단계의 발사체를 넘어 실제 상업 발사 서비스를 수행하는 한국 우주수송 플랫폼으로 발전할 수 있는 기반도 더욱 확대될 전망이다.

누리호는 7일 낮 12시 25분 전남 고흥 나로우주센터에서 초소형 군집위성 2~6호 5기와 큐브위성 10기 등 총 15기의 위성을 싣고 발사됐다.

이번 발사는 기상과 발사체 상태 등 제반 여건이 안정적으로 유지되면서 예정된 시각에 발사가 이뤄졌다. 누리호가 사전에 정해진 발사 시각에 맞춰 이륙한 것은 이번이 처음이다.

앞선 4차 발사에서는 압력센서 신호 이상으로 발사가 약 18분 지연됐고, 3차 발사 당시에는 지상밸브 제어 컴퓨터와 발사대 설비 제어 컴퓨터 사이의 통신 문제로 발사가 하루 연기된 바 있다.

발사 후 누리호는 1단과 위성보호 덮개인 페어링, 2단을 순차적으로 분리하며 예정된 비행 절차를 수행했다.

이후 이번 발사의 주탑재 위성인 초소형 군집위성 5기를 약 35~40초 간격으로 한 기씩 분리하는 데 성공했다.

이번 발사의 핵심 성공 기준은 초소형 군집위성들을 목표 고도인 570㎞에서 ±15㎞ 범위 안에 투입하는 것이었다.

실제 위성들은 고도 약 576㎞에서 분리돼 목표 범위에 성공적으로 안착했다.

누리호의 1단과 2단, 3단 엔진 연소시간은 당초 계획보다 각각 약 2초, 4초, 9초 짧았지만 한국항공우주연구원은 모두 예측된 성능 범위 안에 포함됐다고 설명했다.

발사 이후 위성과의 교신도 시작됐다.

우주항공청은 이날 오후 1시 8분께 남극 세종기지에서 초소형 군집위성 6호와 첫 교신에 성공했다. 이어 대전과 제주 등 국내 지상국과 노르웨이 해외 지상국 등을 활용해 나머지 초소형 군집위성들과의 교신 절차를 진행했다.

다만 함께 탑재된 큐브위성 10기 가운데 1기는 정상적으로 분리되지 않은 것으로 확인됐다.

당초 우주항공청은 큐브위성 10기가 모두 분리됐다고 발표했으나 이후 브리핑을 통해 쿼터니언이 개발한 큐브위성 1기의 사출관 덮개가 열리지 않아 실제 분리가 이뤄지지 않았다고 정정했다.

누리호에서는 정상적인 분리 명령과 신호가 전달됐지만 사출관의 물리적인 개방이 이뤄지지 않은 것으로 파악됐다. 나머지 큐브위성 9기는 정상적으로 사출됐다.

이번 5차 발사의 가장 큰 성과 가운데 하나는 우리나라가 처음으로 여러 초소형 위성을 한 번의 발사로 목표 궤도에 순차 투입하는 능력을 입증했다는 점이다.

군집위성은 여러 대의 소형위성을 함께 운용해 특정 지역을 보다 자주 관측하거나 다양한 정보를 확보하는 방식으로 활용할 수 있다.

이를 위해서는 위성을 양산하는 능력뿐 아니라 여러 위성을 원하는 궤도에 안정적으로 투입할 수 있는 발사체 기술이 필수적이다.

오태석 우주항공청장은 우리나라가 초소형 위성 5기를 동시에 우주에 투입한 것은 이번이 처음이라며, 고객이 원하는 궤도와 시간에 맞춰 다양한 임무를 수행할 수 있는 한 단계 높은 우주수송 역량을 보여줬다고 평가했다.

누리호의 민간 주도 전환도 더욱 속도를 내게 됐다.

누리호 1~3차 발사는 한국항공우주연구원이 제작과 발사 과정 전반을 주도했지만 4차 발사부터는 한화에어로스페이스가 체계종합기업으로 참여해 관련 작업을 총괄하고 있다.

이번 5차 발사에서는 발사 준비와 운용 과정에 참여하는 민간 인력과 역할이 더욱 확대됐다.

내년 하반기로 예정된 6차 발사에서는 민간 주도 체계가 한층 강화된다.

누리호 각 단을 조립하는 장소도 기존 나로우주센터에서 한화에어로스페이스가 순천에 구축한 단 조립장으로 변경될 예정이다.

6차 발사의 주된 임무 역시 초소형 군집위성 5기를 우주 궤도에 투입하는 것이다.

정부는 향후 반복 발사를 통해 누리호의 신뢰성을 지속적으로 높이고 민간 기업이 발사체 제작과 운용을 주도하는 상업 발사 서비스 체계로 전환한다는 계획이다.

우주항공청은 2032년까지 매년 1회 이상 누리호를 발사해 운용 경험과 신뢰성을 축적한다는 방침이다.

발사 횟수가 늘어나고 민간의 제작·조립·운용 참여가 확대되면 국내 기업이 위성 고객을 확보해 발사 서비스를 제공하는 상업 우주시장 진출 기반도 더욱 강화될 것으로 기대된다.

한화에어로스페이스 역시 6차 발사에서는 발사체 운용의 대부분 과정에 참여할 것으로 전망하며, 누리호 사업을 통해 대한민국의 독자적인 우주수송 능력을 확대하겠다는 계획을 밝혔다.

이번 발사는 위성 분야에서도 의미가 크다.

초소형 위성의 양산과 군집 운용, 그리고 이를 한꺼번에 우주로 운송할 수 있는 발사체 기술이 함께 검증되면서 한국의 우주개발이 단일 위성·단일 발사 중심에서 다수 위성을 정례적으로 운용하는 단계로 확대될 수 있는 기반이 마련됐기 때문이다.

누리호는 2021년 첫 발사에서 최종 임무를 완수하지 못했지만 이후 네 차례 연속 발사에 성공했다.

특히 이번 5차 발사는 단순히 ‘발사 성공 횟수’를 하나 추가한 것을 넘어 다중위성 수송, 군집위성 운용, 민간 주도 제작·발사 체계라는 다음 단계의 우주산업 역량을 시험했다는 데 의미가 있다.

내년 하반기 예정된 6차 발사와 이후 정례 발사가 안정적으로 이어질 경우 누리호의 역할 역시 국가 연구개발용 발사체에서 국내외 위성 고객을 대상으로 하는 민간 주도 우주수송 서비스로 점차 확대될 전망이다.