[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 한국형 발사체 누리호가 5차 비행을 마치고 위성 15기를 모두 성공적으로 사출했다. 같은 임무를 수행하는 초소형군집위성(네온샛) 5기를 한 번의 발사로 순차 투입하며 국내 첫 군집위성 발사를 해냈다.

우주항공청과 한국항공우주연구원에 따르면 누리호는 7일 낮 12시25분 전남 고흥 나로우주센터 제2발사대에서 이륙해 낮 12시45분 비행을 마쳤다. 우주청은 초소형군집위성 5기와 큐브위성 10기가 성공적으로 사출됐다고 밝혔다.

누리호는 이륙 뒤 1단과 페어링, 2단을 차례로 분리하고 3단 엔진으로 고도 약 575km에 올랐다. 이어 네온샛 2호를 시작으로 5기를 35~40초 간격으로 서로 다른 방향으로 내보냈고, 부탑재위성인 큐브위성 10기를 10초 간격으로 2기씩 사출했다.

오태석 우주항공청장은 이날 오후 1시께 나로우주센터 임무지휘센터(MDC)에서 "오늘 누리호는 예정된 발사 시각 12시 25분에 정상적으로 발사되었으며, 이는 그간 발사 이력상 최초로 예정 시간에 발사가 이루어진 사례"라고 말했다.

오 청장은 현재까지 확인된 비행 정보와 영상을 종합하면 누리호가 예정된 비행 절차에 따라 목표 궤도에 도달한 것으로 확인되고 있으며, 초소형군집위성 5기도 계획된 순서에 따라 모두 분리된 것으로 확인되고 있다고 설명했다. 그는 "현재까지 확인된 위성 분리 과정과 비행 상황을 종합하면 위성 분리는 당초 계획에 따라 정상적으로 수행된 것으로 추정된다"고 말했다.

오 청장은 이번 발사의 가장 중요한 임무가 군집위성 5기를 우주공간에서 안전하게 분리하는 것이었다며, 이를 위해 발사체 3단이 설정된 각도와 시간 간격에 따라 자세를 바꿔가며 위성을 순차적으로 분리하는 새로운 기동 방식을 적용했다고 밝혔다.

항우연은 나로우주센터와 제주추적소, 필리핀 동쪽의 팔라우추적소에서 받은 발사체의 작동 상태와 위치·속도·자세 정보를 바탕으로 누리호가 목표 궤도에 정확히 도달했는지, 각 위성이 계획된 시점과 조건에 따라 정상적으로 분리됐는지를 정밀 분석하고 있다. 임무를 마친 누리호 3단은 분리된 위성과의 충돌과 궤도상 자발적 폭발을 막기 위해 남은 산화제와 헬륨 등 잔여가스를 배출하는 후속 조치도 마쳤다.

◆ 국내 첫 군집위성 발사…위성 5기 '다방향' 분리

이번 발사는 같은 임무를 수행하는 위성 여러 기를 한 번의 발사로 순차 투입한 국내 첫 군집위성 발사다. 누리호 상단은 위성끼리 부딪히지 않도록 자세를 제어하며 네온샛을 서로 다른 방향으로 내보냈다. 우주청에 따르면 2호와 3호, 5호와 6호 사이에는 60도, 3호와 4호, 4호와 5호 사이에는 30도씩 기울기를 바꿔가며 분리하도록 설계됐다. 큐브위성까지 모두 분리한 뒤에는 누리호 상단과 위성 간 충돌을 막기 위한 회피 기동을 수행한다.

여러 위성을 연달아 내보내기 위해 탑재부 설계도 바꿨다. 기존 누리호의 소형 위성분리장치를 바탕으로 일체형 클램프 밴드 방식의 저충격 위성분리장치를 새로 개발해 처음 적용했고, 큐브위성을 싣기 위한 하부링도 새로 달았다. 위성부 무게는 네온샛 5기 약 500kg, 큐브위성 10기 약 96kg, 위성사출장치와 어댑터 약 475kg을 합쳐 약 1071kg이다. 차세대중형위성 3호를 실었던 4차 발사(약 960kg)보다 무거워졌다. 목표 고도는 4차 600km에서 이번에 570km로 낮아졌다.

네온샛은 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소가 개발을 총괄한 100kg 미만 초소형 지구관측위성이다. 항우연이 지상·검보정·활용 시스템을, 쎄트렉아이가 위성 본체와 탑재체를 함께 개발했다. 흑백 1m급·컬러 4m급 해상도의 전자광학카메라로 촬영한 영상은 국가안보와 산불·홍수 등 재난·재해 대응에 쓰인다.

이번에 올린 5기는 1차 양산기다. 2027년 6차 발사에서 2차 양산기 5기(7~11호)가 더해지면 10기가 두 개의 궤도면에서 군집을 이룬다. 군집이 갖춰지면 한반도를 하루 3회 이상 촬영하고 같은 지점을 24시간 안에 다시 촬영할 수 있다. 10기를 운영하면 하루 약 70만㎢의 영상을 얻을 수 있다.

과학커뮤니케이터인 강성주 전 한국천문연구원 선임연구원은 한국과학기술미디어센터에 "이제 누리호의 성공 기준도 단순히 끝까지 비행에 성공해 위성을 궤도에 올려놓을 수 있는가에서, 실제 배치나 요구 조건이 더 까다로워진 위성 임무를 얼마나 정확하게 수행했는가로 넓어지고 있다고 본다"고 말했다.

◆ 민간 인력이 콘솔 잡았다…한화에어로 42명 투입

체계종합기업 한화에어로스페이스의 역할도 커졌다. 누리호 1~3호기는 항우연이 제작을 주관했지만, 4호기부터는 한화에어로스페이스가 제작을 주관하고 있다. 이번 5호기도 한화에어로스페이스가 제작을 총괄 주관했다.

발사운용 참여 범위도 넓어졌다. 이번 발사에서 한화에어로스페이스는 발사통제센터(LCC) 콘솔 22개 중 20개에 23명이 참여해 18명이 콘솔을 직접 운용했다. 임무지휘센터(MDC) 6명, 발사대(LP) 10명, 발사체 이송 안전 3명을 더하면 모두 42명이다. 4차 발사 때는 콘솔 조작을 항우연이 맡았고 한화에어로스페이스는 참여에 그쳤다. 이번에는 상당수 콘솔을 한화에어로스페이스 인력이 조작하고 항우연은 관리·감독을 맡았다. 발사운용 주관은 1~4차와 마찬가지로 항우연이 맡았다.

민간의 역할은 6차부터 더 커진다. 누리호 6호기부터는 한화에어로스페이스 단조립 공장에서 단 조립을 마친 뒤 바닷길로 나로우주센터에 옮겨 전체 조립을 한다. 6차 발사에서는 기술이전 대상인 발사통제센터 콘솔 거의 전부를 한화에어로스페이스가 운영할 예정이다. 한화에어로스페이스는 4~7차 발사운용에 참여하며, 고도화사업이 끝난 뒤 누리호 후속 발사를 민간 주도로 이어가기 위한 기술을 익히고 있다.

◆ 1차 실패 딛고 2~4차 성공…5차 위성 15기 사출

누리호는 2021년 10월 1차 발사에서 1.5톤급 위성모사체를 궤도에 올리지 못했다. 이듬해 6월 2차 발사에서는 성능검증위성과 1.3톤급 위성모사체를 궤도에 올리며 개발에 성공했다. 2023년 5월 3차 발사에서는 차세대소형위성 2호와 큐브위성 7기를, 2025년 11월 4차 발사에서는 차세대중형위성 3호와 큐브위성 12기를 실어 날랐다.

3차 발사부터는 반복 발사로 신뢰성을 높이고 기술을 민간에 이전하는 한국형발사체 고도화사업(2022~2028년, 사업비 7968억8000만원)으로 진행되고 있다. 2027년 6차 발사에는 네온샛 7~11호가, 2028년 7차 발사에는 차세대중형위성 5호가 주탑재위성으로 실릴 예정이다.

위성이 궤도에서 제대로 작동하는지는 지상국 교신으로 확인한다. 네온샛은 초기 운영 기간 대전 항우연 지상국이 주관제소를 맡고, 노르웨이 스발바르 지상국이 위성당 100회가량 관제를 지원한다. 남극 세종기지 지상국도 초기 운영에 활용된다. 정상 운영에 들어가면 제주 국가위성운영센터가 주관제소가 된다.

구체적인 비행 결과와 위성의 궤도 투입 결과는 정밀 분석이 끝나는 오후 2시께 프레스센터 상세 브리핑에서 발표된다. 네온샛 초기 교신 결과는 오후 4시30분께 공개할 예정이다. 큐브위성 10기의 교신 종합 결과는 13일께 발표한다.

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