"黑龍처럼 솟구쳐라"…대한민국 인공위성 5대·나로호 '우주로'

아리랑3·5호, 科技위성 3호, 두바이샛 2호 등 올해 발사
우리별 20주년 등 임진년은 우주개발 기념비적인 해

2012년 임진년(壬辰年) 흑룡의 해가 밝았다. 용이 여의주를 품고 하늘로 승천하듯, 올해에는 특히 우주 로켓과 각종 인공위성들이 우주로 솟구칠 예정이다. 2번의 실패를 딛고 나로호가 10월 3차 발사를 예정하고 있으며, 2번의 발사지연으로 우주로 날아오르기를 미뤄왔던 아리랑 5호를 비롯해 우리나라 연구진이 만든 총 5대의 인공위성이 하늘을 넘어 우주 비상을 대기중이다. 특히 국가 우주개발 계획에 따른 한국항공우주연구원(원장 김승조) 개발 인공위성 발사 뿐만 아니라 쎄트렉아이(대표 박성동)가 개발해 아랍에미리트(UAE)에 수출한 두바이샛 2호와 경희대학교의 선종호 우주과학과 교수팀이 개발한 과학위성이 과학기술위성 3호와 함께 러시아 발사체로 우주로 쏘아 올려질 예정이다.

◆ 나로호 발사 장비 점검·보수에 집중하는 연구원들

2번의 실패를 겪은 나로호 3차 발사가 올해 10월 하반기 대한민국 나로우주센터에서 예정돼 있다. 현재는 상단에 대한 정기점검과 위성제작, 발사체 신뢰성 향상을 위한 시험 등이 진행 중이다.

이번 발사에서 항우연은 상단에 소요되는 모든 구조, 비행안전, 관성항법장치, 제어, 전자탑재, 열·공력, 열청정, 화재안전, 킥모터 등을 자체개발 했으며 액체엔진에 대한 선행개발도 수행했다.

또 러시아와 협력해 설계 → 제작 → 시험 → 발사운영 → 발사에 걸친 발사체 개발의 한 사이클을 공동으로 진행했다. 기술분야에 대한 국제협력이다보니 기술적 면보다 국가 간의 협정에서 개발이 지연되기도 했다. 특히 2번의 발사 실패를 극복하고 2차 발사를 결정하기까지 많은 어려움이 있었다는 것이 연구 관계자의 말이다. 3차 발사에서는 '과학기술위성 2호'가 실리지 않는다. 2차례 발사 모두 과학위성이 실려 더이상 재고가 없는 상태다. 정부는 대신 위성이 정상적인 궤도에 올라갔는지 알리는 통신장비들만 탑재한 '나로위성'을 싣는다는 계획이다.

오범석 나로호발사추진단 나로호기술경영팀 책임연구원은 "발사 전 약 3개월 정도의 발사캠페인을 가질 계획"이라며 "지속적으로 발사체 관련 하드웨어, 시설, 장비 등에 대한 총 점검 작업을 하고 있는 중"이라고 말했다.

◆ 산·학·연 개발위성 3대 동시 발사…과학기술위성 3호 2012년 하반기 우주로~

올 하반기에는 우리나라의 3대 인공위성 개발주체가 만든 인공위성 3대가 동시에 우주로 향한다. 항우연의 과학기술위성 3호와 쎄트렉아이의 두바이샛 2호, 경희대의 과학위성이 올 하반기 드네프르발사체(러시아)에 실려 약 11개 위성과 함께 합승발사 방식으로 발사될 예정이다. 발사장은 러시아 야스니(Yasny)라는 지역이다. 우선 과학연구를 목적으로 순수 우리 기술로 개발된 소형위성인 과학기술위성 3호는 우주·지구관측 근적외선 카메라와 영상분광카메라를 탑재한 위성으로 2006년부터 개발됐다.

차세대 지구관측 적외선 실용위성과 달 탐사용 위성에 핵심기술로 활용될 것으로 기대되고 있다. 개발에는 항우연, 천문연, 공주대, KAIST, 충남대, 우석대 등 6개 기관이 참석했으며, KAIST인공위성연구센터에서 공동설계와 제작, 시험 등을 수행하는 중이다. 개발 계획은 1월까지 우주관측 적외선 카메라와 홀추격기 비행모델을 납품받고 오는 2월부터 5월까지 위성체 총 조립과 기능시험 및 환경시험을 완료할 계획이다. 현재는 개발과정에서 문제가 발견된 우주관측 적외선 카메라와 전기추격기에 대한 마지막 보완작업과 시험을 진행 중으로 완료 후 납품 하는 것이 현재 과학기술위성 개발 현장에서 가장 시급하게 돌아가고 있다. 과학기술위성 3호 개발에 실제 투입해 연구한 박종오 항우연 항공우주시스템연구소 과학위성실 박사에 따르면 이번 개발의 특징은 우주관측 적외선 카메라와 영상분광카메라, 또 달과 화성탐사와 같은 행성 탐사 분야에 꼭 필요한 전기추력기 등을 국내 최초로 국산화 개발했다는 점이다.

첫 개발이기 때문에 의미가 있지만 그만큼 어려움도 따랐다. 2008년에는 세계 금융위기로 환율이 약 2배 급등함에 따라 제작을 위한 연구자금 부족으로 부품 수입이 지연돼 개발 일정이 상당 지연되기도 했다. 또 우주관측 적외선 카메라에 대한 마지막 환경시험 항목인 충격시험에서 카메라 렌즈가 파손되면서 이를 해결하기 위한 재제작과 재시험 등에 1년을 매달릴 수밖에 없었다. 그런 실패 속에서도 연구진들은 포기보다는 도전이라는 각오로 연구에 임하고 있다. 박종오 박사는 "마지막 총 조립 및 시험을 무사히 완료하고 내년 하반기에 발사를 성공시키기 위해 최선을 다 하겠다"고 설명했다.

세트렉아이가 수출한 인공위성 '두바이샛 2호'도 과학기술위성 3호와 함께 올해 10월~11월 우주로 날아오른다. 무게 320kg에 해상도 1m급으로 정밀한 지구 영상을 생성할 수 있을 것으로 기대된다.

▲두바이샛 1호가 촬영한 'Palm Jebel Ali' 인공섬 사진 사진제공 EIAST

경희대 선종호 교수팀이 교육과학기술부로부터 우주기초연구과제로 지원받아 개발한 과학위성도 같은 발사체에 몸을 싣는다. 경희대의 위성은 크기가 작은 나노위성이다. 직경 30cm에 가로 세로 10cm 크기다. 학생들의 우주과학실험을 위한 교육용으로 현재 학생들에 의해 제작되고 있으며, 달궤도 우주탐사위성이다. 올 하반기 러시아 발사체 발사에 우리나라 인공위성 3대의 운명이 달려있게 된 셈이다.

◆ 아리랑 3호, 5~6월 日 다네가시마서 우주로 슝~

5~6월 발사 예정인 다목적실험위성(아리랑) 3호의 관련 연구진들은 연말·연초 오로지 성공적인 발사를 위해 분주하게 움직이고 있다. 우주환경을 모사한 열진공환경 성능점검이 12월 마무리에 들어갔고 1월부터 진행될 발사환경 시험을 준비하는 등 위성이 우주환경에서 잘 작동할지 여부를 최종 점검하는데 심혈을 기울이고 있다. 아리랑 3호는 0.7m급 고해상도 광학카메라를 탑재한 고기동성 지구저궤도 관측위성을 제작하는 것을 목표로 2004년부터 개발됐으며 항우연 연구진과 기업체를 포함 약 200여명의 인력이 동원됐다.

특히 이번 개발에서는 위성시스템·본체 뿐만 아니라 우리 기술로 광학탑재체를 조립, 정렬하고 성능시험도 수행했다. 설계, 해석 등만 해외 협력기업과 공동 수행했다. 지금까지 아리랑 1호는 미국 TRW사의 광학탑재체를 도입했으며, 2호에서는 이스라엘 ELOP사와 공동 개발했다. 김규선 항우연 연구원은 "세계 수준의 정밀 지구관측위성을 우리 손으로 만들어낸다는 생각과 이런 일에 주도적인 위치에 참여하게 됐다는 생각에 기대감이 매우 컸다"고 개발 당시 소회를 밝혔다. 하지만 0.7m급 고해상도 광학카메라 개발은 생각처럼 쉽지 않았다. 조립과 정렬, 성능시험 등을 처음 수행하는지라 생각대로 완성되지 않았던 것. 이에 여러 시행착오도 있었지만 첫 술에 배부르랴, 연구원들끼리 머리를 맞대고 아이디어를 모은 결과 2011년 10월 전자광학카메라 개발을 마칠 수 있었다. 이처럼 1m보다 작은 해상도를 갖는 광학탑재체를 장착한 위성 개발은 미국, 프랑스, 이스라엘 등 몇몇 우주선진국들이 독점하고 있는 기술로 분류된다.

김규선 연구원은 "우리 기술로 개발한 0.7m급 광학탑재체는 지구관측 영상을 활용하는 많은 분야에 활용 가능할 것"이라며 "아리랑 3호가 우주에서 작동을 시작하면 재난관리와 환경관측 등 분야에서 2호의 1m영상을 가지고 하지 못했던 정밀 관측이 가능해 질 것으로 기대하고 있다"고 설명했다. 항우연 연구진은 관련 기업체와 함께 0.7m급 위성에 만족하지 않고 세계 최고 수준의 정밀 지구관측위성을 아리랑 7호에서 다시 실현할 예정이다. 아리랑 3호는 일본의 H-2A발사체를 이용해 일본 다네가시마에서 발사될 예정이다.

◆ 아리랑 5호, 발사일 확정되면 우주로 떠나는 것은 시간문제

다목적실용위성(아리랑) 5호도 내년 발사를 위해 러시아 야스니로 떠날 준비를 기다리고 있다. 이 위성은 국내 최초 영상레이더 관측위성으로 구름이 끼거나 어두운 밤에도 전천후 지구관측이 가능하다. 또 3가지 해상도 및 관측폭을 보유해 목적에 맞춰 다양하게 활용 가능하다. 아리랑 5호 개발에 참여한 인원은 원내 연구진과 대학, 기업인원을 포함해 약 400여명으로 시스템·본체부분은 국내 독자로 자체 개발했다.

아리랑 5호는 실은 2011년 발사 예정이었으나 선행위성과 러시아 내부 사정으로 발사가 2차례 지연된 상태다. 현재는 언제 쏘아져도 문제가 없도록 정기적으로 위성상태를 점검하고 있다. 아리랑 5호 개발에 투입된 김진희 항우연 연구원은 "발사일 확정 이후 발사장으로 위성을 운송할 예정"이라며 "그 이후 야스니 발사장에서 발사장 작업(Launch campaign)을 수행한 후 발사를 진행할 예정"이라고 말했다. 한편, 올해는 대한민국 최초 개발 인공위성 '우리별 1호'가 발사된지 20주년 되는 해이기도 하다. 우리별 1호는 영국 서리대학교의 기술지원아래 KAIST 인공위성연구센터와 한국항공우주연구소에서 파견된 유학생들과 연구원들에 의해 영국에서 제작, 1992년 8월 11일 남아메리카의 기아나 쿠루 기지에서 발사했다.

이어 같은 기지에서 우리별 2호가 1993년 9월 26일, 우리별 3호가 1999년 5월 26일 발사됐다.

김요셉, 김지영 기자 orghs12345@hellodd.com

김요셉, 김지영 기자의 다른기사 보기

상단영역

본문영역