누리호 3차 발사 장소 및 시간 알아보기 (역사)

오늘은 대한민국의 우주발사체인 누리호 3차 발사 장소 및 시간에 대해 자세히 알아보겠습니다. 누리호는 한국에서 자체적으로 설계, 제작, 발사, 운용 등 모든 과정을 진행하는 발사체 계획을 의미합니다. 아래에서 누리호 발사에 대해 정리해 보겠습니다.

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누리호 3차 발사 장소 및 시간

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누리호 정의

대한민국의 우주발사체로 한국 국내 기술로 설계, 제작, 시험, 발사, 운용 등 모든 과정을 수행하는 발사체 및 플랫폼 기술을 아우르는 명칭입니다. 2010년 3월 개발 사업이 시작되, 2018년 4월부터 본격적인 비행 모델이 제작되었으며 2021년 8월에는 1차 시험발사체의 최종 조립이 완료되었습니다.

2021년 10월에는 300t급 추력의 시험발사체를 시험발사하였으며 2022년 6월 2차 시험발사에서는 위성모사체를 목표 궤도에 안착시키는 데 성공했습니다.

2023년 5월의 3차 발사에서는 실용위성인 차세대 소형위성 2호 등 총 8기의 위성을 궤도에 올리는 데 성공했습니다. 이 발사체는 2040년까지 저궤도 대형위성, 정지궤도 위성 등 다양한 우주임무 수행에 대응하는 대형발사체 플랫폼 관련 기술을 확보하는 것을 목표로 진행되고 있습니다.

누리호 기본 계획

누리호 계획은 한국형 우주발사체와 플랫폼 관련 기반 기술의 확보를 목표로 진행됩니다. 2021년 10월 21일, 추력 300t급으로 1.5t의 위성 모사체를 궤도에 올리는 1차 시험발사가 진행되었으며 2022년 6월 21일, 소형 위성 4대와 1.3t의 위성 모사체를 탑재한 2차 시험발사에 성공했습니다.

2023년 5월 25일에는 실제 운용 가능한 차세대 소형 위성 2호 등 총 8기의 위성이 탑재된 3차 발사가 성공적으로 이루어졌습니다. 2024년에는 차세대 중형위성 3호와 초소형 위성 1호가 함께 탑재됩니다.

2025년부터 2030년까지는 500kg 이하의 소형위성 수요 증가에 대비해 소형 발사체 플랫폼으로 연계 및 확장할 계획이며, 2026년과 2027년에는 초소형 위성 5대와 6대를 탑재하고 발사됩니다.

2030년부터 2040년까지는 저궤도 대형위성, 정지궤도위성 등 다양한 우주 임무 수행과 관련한 국내 수요에 따라 대형발사체 플랫폼 관련 기술 확보를 계획하고 있습니다.

누리호 역사

누리호는 한국형 우주발사체를 총칭하는 이름으로 명명되었으며 누리호 개발 사업은 2010년 3월에 시작되었습니다. 개발 목표는 1.5t급 실용위성을 600∼800km의 지구 저궤도에 올릴 수 있는 발사체를 개발하는 것이었으며 300여 개의 기업이 참여했습니다.

한국항공우주산업에서는 누리호 체계의 총괄 조립을 담당하였고 한화에어로스페이스에서는 엔진의 조립을 맡았습니다. 누리호 개발의 핵심인 75톤급 액체엔진 개발은 나로호 개발 당시 선행 연구한 30톤급 액체 엔진 기술을 바탕으로 추진되었습니다.

75톤 엔진 개발 과정에서 중대형 액체 엔진 개발의 가장 큰 기술적 난제인 연소불안정 현상이 발생하여 16개월 동안 10여 차례의 설계 변경을 거쳤으며 2018년 4월부터 본격적인 시험발사체인 비행모델이 제작되었습니다.

시험발사체 개발 과정에서는 누리호 2단인 75톤 엔진에 대한 종합연소시험을 완료하였으며 2020년에 1단과 3단에 대한 종합연소시험이 완료되었습니다.

이후 액엔진 4기의 클러스터링, 대형 추진제 탱크의 경량화, 3단형 추진기관시스템 시험 등의 단계를 거쳐 시험발사체가 제작되었습니다.

기존 엔진에 비해 개발 난도가 높지만 연소 효율이 높은 다단연소 사이클 액체엔진도 향후 누리호의 성능 향상에 활용되기 위해 병행 개발되었습니다. 2018년 본격적으로 시험발사체가 제작되었으며 11월에는 액체엔진의 성능과 중량을 실험해 보기 위한 75t급 시험발사체가 발사되었습니다.

직경은 2.6m, 길이는 25.8m, 총중량은 52.1t로 시험발사체의 상단에는 실제 위성 대신 중량 시뮬레이터를 장착했습니다.

누리호의 추력을 담당하는 75t급 엔진은 총 184회의 연소시험을 통해 누적연소시간 1만 8천290초의 테스트를 거쳤으며 3단 엔진으로 쓰이는 7t급 엔진도 연소시험 총 93회, 누적연소시험 1만 6천925.7초를 수행하여 성능 시험을 완료했습니다.

누리호 스펙

누리호는 총길이 47.2m 추진체 포함 무게 200t입니다. 위성을 탑재하기 위한 공간이 엔진 3단계 위에 있습니다. 엔진은 추력 75t급 엔진 4개로 구성된 1단, 추력 75t급 액체엔진 1기인 2단, 추력 7t급 액체엔진 1기인 3단으로 구성되어 있습니다.

1단의 4개 엔진은 하나의 엔진처럼 제어되어 동시에 점화되어 동일한 추력을 내도록 클러스터링으로 연결되어 있습니다. 위성이나 위성 모사체를 탑재할 수 있는 공간은 엔진 위에 위치하며 최대 1.5t까지 탑재 가능합니다.

추진제는 연료와 산화제로 구성되며 케로신과 액체산소를 각각 사용합니다. 추진연료와 산화제를 저장하는 탱크는 발사체 부피의 80%를 차지하며 높이 10m, 지름 3.5m로 설계되어 있습니다.

탱크는 내부 압력과 연료의 하중을 견딜 수 있도록 격자구조로 제작되었으며 알루미늄 벽체의 두께는 2.5~3.0mm입니다. 누리호를 발사하는 발사대는 전남 고흥군 나로우주센터 내 한국형 발사체 발사대(제2발사대)입니다. 이 발사대는 현대중공업이 2016년 10월부터 2021년 3월까지 건설하였습니다.

누리호 고도화 사업

과학기술정보통신부가 6,873억 8천만 원의 예산을 투입해 한국항공우주연구원(항우연)과 민간기업이 주도하는 누리호 고도화 사업이 진행 중입니다.

이 사업은 우주수송 역량을 강화하고 민간 체계종합 기업을 육성·지원하기 위해 추진되고 있습니다. 2022년 12월 1일, 한화에어로스페이스가 2,860억 원 규모의 '한국형 발사체(누리호) 고도화사업 발사체 총괄 주관 제작' 민간사업자로 선정되었습니다. 이에 따라 항우연과 함께 2023년부터 2027년까지 누리호 3기를 제작하고 추가적으로 4회 발사할 계획입니다.

한화에어로스페이스는 고도화사업을 통해 항우연이 보유한 누리호 체계종합 기술 및 발사운용 노하우를 전수받게 되며 2023년 5월의 3차 발사를 시작으로 2027년까지 총 4차례에 걸쳐 누리호를 발사하여 우주기술 검증, 지상 관측 등 다양한 미션을 수행할 실용위성을 궤도에 올리게 됩니다.

한화에어로스페이스의 모기업인 한화그룹은 2021년 우주사업 협의체 스페이스허브를 출범하여 우주산업 분야에 진출하기 위한 준비 작업을 진행 중입니다.

누리호 발사 과정

누리호는 발사 전 4시간 전에 추진연료와 산화제를 주입하고 10분 전 발사관제시스템이 가동됩니다. 발사체 발사 준비가 완료되고 1단 엔진 추력이 300t에 이르면 지상고정장치가 해제되어 발사체가 이륙합니다.

1단 엔진은 이륙 개시 127초 후인 고도 59km에서 분리되며 233초 후에 고도 191km에 도달하면 탑재물을 보호하는 역할을 하는 덮개인 페어링이 분리됩니다.

274초 후 고도 258km에서 2단 엔진이 분리되며 967초 후 최종 고도 700km에서 3단 엔진의 가동이 종료되고 탑재된 위성 모사체가 분리됩니다.

1차 시험 발사

🔍누리호 1차 발사 보기👆

누리호의 1차 시험 발사는 2021년 10월 21일에 진행되었습니다. 예정된 발사 시각인 오후 4시에서 기상 상황에 따라 1시간 지연된 오후 5시 정각에 발사되었으며 1단 엔진이 고도 59km에서 성공적으로 분리되었고 고도 191km에서 페어링 분리에 성공했으며 고도 258km에서 2단 엔진이 분리되었습니다.

최종 고도 700km에서 위성 모사체 분리에도 성공했지만 3단 엔진의 가동이 약 46초 조기에 종료되어 위성 모사체를 궤도에 안착시키는 임무는 실패하여 절반의 성공에 그쳤습니다.

2021년 12월 29일 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원은, 위성 모사체를 정해진 궤도에 올리지 못한 이유가 3단 로켓 안의 헬륨 탱크가 액체 산소의 부력 상승을 견디지 못하고 고정장치에서 떨어져 나오면서 산화제 탱크를 파손하여 정상적인 엔진 연소 시간을 달성하지 못했기 때문이라고 밝혔습니다.

2차 시험 발사

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누리호의 2차 시험 발사는 2022년 6월 21일에 실시되었습니다. 이전에는 6월 15일에 발사될 예정이었으나 일기 상황과 부품 결함이 발견되어 21일로 연기되었습니다.

발사는 오후 4시 정각에 이루어졌으며 1단 엔진은 고도 62km에서 성공적으로 분리되었고 고도 202km에서 페어링 분리에도 성공했으며 고도 273km에서 2단 엔진이 분리되었습니다.

발사 후 14분 뒤에 도달한 최종 고도 700km에서 성능 검증 위성 분리에 이어 위성 모사체 분리에도 성공하여 위성을 궤도에 안착시키는 임무를 성공적으로 수행했습니다.

성능 검증 위성은 궤도를 돌면서 대전 항공우주연구원과 남극 세종기지에 설치된 안테나를 통해 지상국과 지속적으로 통신합니다. 위성의 크기는 모두 가로·세로·높이 90cm 정도이며, 무게는 162.5kg입니다. 임무 수행 기간은 2년입니다.

성능 검증 위성은 궤도를 선회하면서 발사 7일 뒤부터 내장되어 있던 큐브 위성 4개를 2일 간격으로 하나씩 분리합니다. 누리호의 2차 시험 발사와 위성 궤도 안착이 성공적으로 이루어지면서 한국은 러시아, 미국, 유럽, 중국, 일본, 인도에 이어 자국에서 만든 발사체로 지구 궤도에 진입한 7번째 국가로 기록되었습니다.

큐브 위성

누리호 성능검증위성에는 큐브 위성 4기가 탑재되었습니다. 큐브 위성은 크기 '10cm × 10cm × 10cm', 무게 1.33kg 이하를 기본 단위(UNIT)로 하기 때문에 '큐브샛(Cubesat)'이라고도 불립니다. 이 기본 단위를 여러 개를 붙여 제작하여 각각 '1U', 'nU'로 크기를 표시합니다.

누리호 성능검증위성에 탑재된 큐브 위성은 국내 대학의 연구진이 개발한 것으로 각각 적외선 카메라 한반도 열 변화 관측(조선대, 6U), 초분광 카메라 지구 관측(카이스트, 3U), 정밀 GPS 신호 활용 지구 대기 관측(서울대, 3U), 광학 카메라 미세먼지 감시(연세대, 3U) 임무를 수행합니다.

2022년 6월 29일 큐브 위성 가운데 첫 번째 위성(조선대), 7월 1일 두 번째 위성(카이스트), 7월 3일 세 번째 위성(서울대), 7월 5일 네 번째 위성(연세대)의 사출에 성공했습니다.

이중 카이스트 위성과 서울대 위성은 쌍방향 교신에도 성공했으나 서울대 위성은 7월 12일 이후 안테나와 통신모듈의 문제로 상태정보 수신이 불안정하여 임무 수행이 어려울 것으로 예측됩니다.

3차 발사

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2023년 4월 11일 과학기술정보통신부는 누리호의 3차 발사를 5월 24일 저녁 6시 24분으로 결정했다고 발표했습니다. 발사가 연기될 경우 예비일은 5월 25일부터 31일까지였으나 첫번째 예비일인 25일 발사에 성공했습니다.

3차 발사는 누리호 고도화 사업의 첫 단계로 민간 우주기업인 한화에어로스페이스가 참여하여 정부 기술을 이전받아 누리호의 완성도와 기술 자립도를 높이게 되었습니다..

누리호의 탑재 중량은 2차 시험발사 때인 최대 중량인 1.5t이 아닌 탑재된 위성 중량에 맞추어 504kg로 조정되었으며 발사고도, 발사시간, 비행시간 등도 탑재될 위성에 맞추어 조정되었습니다.

지구 관측과 근지구궤도 우주 방사선 관측용 차세대 소형위성 2호의 영상레이더가 전력 소모를 많이 하는 까닭에 550km 고도의 태양동기 궤도에서 태양광선을 받아 태양전지를 충전할 수 있도록 발사고도 역시 700km였던 2차 시험발사보다 150km 낮은 550km로 조정되었으며 발사시간도 위성을 이 궤도에 올릴 수 있는 시간대로 정해졌습니다.

2023년 5월 24일 예정되었던 3차 발사는 발사 준비 중 지상장비통신문제로 발사일이 5월 25일로 연기되었습니다. 5월 25일 누리호의 3차 발사는 6시 24분에 예정대로 이루어졌으며 550km 고도에서 탑재된 위성 8기를 예정한 시간에 순서대로 분리하는 데 성공했습니다.

탑재 위성

누리호의 3차 발사에는 더미 위성이 아닌 실제 임무를 수행할 위성들이 탑재되었습니다. 탑재된 위성들은 모두 한국에서 개발되었으며 총 8기로 초소형 위성 도요샛 4기, 차세대소형위성 2호, 져스텍, 루미르, 카이로스페이스 등이 포함됩니다.

초소형 위성 도요샛은 태양풍과 같은 우주 입자의 변동을 정밀하게 관측하기 위해 세계 최초로 4기가 편대비행하는 방식을 채택할 예정입니다. 도요샛은 원래 러시아 발사체로 발사 예정이었으나 우크라이나 전쟁 여파로 계약이 무산되면서 발사체를 누리호로 변경하게 되었습니다.