나로호 발사를 기다리며 읽는 나로호 5문 5답!
나로호에 관해 궁금한 점, 초스피드로 묻고 답하기

아기다리고기다리던! 나로호 발사가 다시 미뤄졌습니다. ㅠㅠ 발사체의 오점은 항상 발사가 임박해서야만 발견되는 것 같습니다. 참 얄궂은 나로호같으니라구. 발사가 연기된 원인은 소방장비가 오작동했기 때문이라고 합니다. 언제 발사될지는 아직 정해지지 않았다고 합니다. 우리는 나로호의 빠른 쾌유(^^;)를 기대하며, 나로호 5문 5답을 읽으며 기대감을 더해봅시다~


Q1. 나로호 발사가 연기된 이유는 무엇인가요?
-> 소방장비가 오작동 해서 점검해야 된대요~

앞에서도 말했듯이, ‘소방장비의 오작동’ 때문이죠. 화재에 대비해서 수화용액을 분비하는 역할을 하는 3개의 노즐이 있는데, 테스트 결과 2곳에서만 수화용액이 분비되었다고 합니다. 즉, ‘노즐 한 개가 작동 안 함’이 원인인 것이지요. 지금 한국과 러시아의 전문가들이 정확한 원인을 파악하고 있다고 하는데, 원인 파악 및 대처방법이 아직 확실하지가 않아서 다음 발사 시일도 정해지지 않은 것이지요.

Q2. 1차 발사가 실패한 원인은?
-> 위성보호덮개가 떨어져나가야 되는데 제대로 안 떨어졌어요~

바로 ‘페어링’이 분리되지 않았기 때문입니다. 무슨 소리냐고요? 위성을 비롯한 우주선은 처음 그 형태 그대로 우주에 가지 않습니다. 발사 후 여러 번의 분리가 이루어지는 것이 정상적이죠. 단계별로 필요한 추진체나 발사시 보호에만 필요한 장비들은 연료의 절약 및 무게의 경감을 위해서 떨어집니다. 어차피 대기권에서 마찰열로 인해 분해되기 때문에 버려진 장비들은 위험하지 않습니다.

지상에서 발사 후 3분 35초 후에는 위성보호덮개인 일명 ‘페어링’이 분리되어서 떨어져야합니다. 그런데 두 짝으로 구성된 페어링이 지난 번에 한 개만 제대로 떨어져나갔기 때문에 나로호 발사는 실패한 것입니다. 위성 발사는 모든 단계가 착오없이 착착 진행되어야만 성공할 수 있는 거대하고도 정밀한 단계니깐요.

Q3. 나로호 실패, 우리 나라 과학기술이 별로라서 그런가요?
-> 아니에요. 미국, 유럽 등의 선진국도 수십 차례 실패는 기본이랍니다! 그만큼 어려워요~

자국의 힘으로 로켓발사를 성공하는데 한 번에 성공한 나라는 거의 없습니다. 미국, 유럽, 중국 등의 우주개발 선진국들도 로켓발사에 성공하기까지 최소 수십 차례 이상의 발사 실패르 경험했대요. 위성 발사를 한 번에 성공한 나라는 소련, 프랑스, 이스라엘 세 국가에 불과하답니다. 가까운 일본도 계속된 실패로 인해서 지금은 우주산업이 많이 힘을 잃었지요. 그만큼 위성 발사는 한 번에 성공하기가 매우 어렵습니다. 그렇다고 해도 더 이상의 실패는 없는 것이 좋겠지요~ 2차 발사가 무사히 이뤄졌으면>_<

Q4. 나로호 발사는 어떤 사람들이 담당하고 있나요?
-> 한국항공우주연구원입니다!

정부기관은 교육과학기술부가 나로호 발사를 관리하고 있고 러시아 연구원들과 협력하는 부분도 있으나 나로호 발사는 한국한공우주연구원(항우연)연구원들이 책임을 지고 대부분의 일을 하고 있습니다. 우리나라 최초의 우주인으로 잘 알려진 이소연씨가 연구원으로 있는 곳이기도 하죠.

항우연에서는 나로호 1차 발사가 실패한 후 288일동안 잠도 못자고 계속해서 2차 발사를 준비했습니다. 1차 발사에서 실패한 페어링 부품 실험한 400차례 가까이 했을 정도니깐요. 우주의 꿈을 위한 준비과정에는 우리나라 과학자들의 땀이 백트럭은 넘게 맺혀 있다구요~

Q5. 나로호 발사가 성공하면 어떤 점이 좋나요?
-> 우리나라는 세계 10위의 우주강국의 대열에 들어가고, 나로호 발사 성공이 우주산업 발전의 시초가 될 수 있지요~

우리나라는 군사용 미사일로 처음 발사체를 만들었답니다. 그 후에 수많은 로켓을 개발해보면서 1,2단 분리 기술을 익혔고 과학로켓 3호를 개발하면서 액체연료 로켓기술의 기초를 다져서 러시아와 공동으로 나로호를 개발하는 수준까지 올라왔지요. 이렇듯 우주발사체를 자국의 힘으로 쏘아올리는 과정에서는 우주기술을 포함한 과학기술의 향상이 함께 이루어질 수 있습니다.

이번에 나로호가 성공한다면 우리나라 최초의 인공위성인 우리별 1호가 발사된 것에 이어서 18년 만에 우주로 나가는 우주발사체를 성공시키는 셈이 됩니다. 그리고 나로호는 우리 손으로 인공위성과 발사체를 만들어서 우주로 보낸다는 것에서 더 큰 의미가 있고, 이로 인해 세계 10위의 우주강국의 대열에 들어가게 됩니다.


6,70년대에는 로켓하면 아폴로호가 가장 먼저 떠올랐었죠. 그러나 나로호 발사가 성공하면 다음 세대의 어린 아이들은 로켓하면 나로호를 가장 먼저 떠올리게 되겠지요? 나로호가 성공해서 대한민국 우주산업의 상징적인 존재로 자리매김했으면 하는 바람입니다.^^
 
Posted by 하루에 과학 한 잔 더사이언스


방금 드디어 나로호 발사 시간이 발표됐습니다! 이제 약 3시간 후인 오후 5시, 한국 최초 우주발사체 나로호(KSLV-I)가 하늘을 가르며 솟아오를 것입니다. 저는 벌써부터 긴장되고 설레는데요~ 여러분은 어떠신가요?

나로호는 한국항공우주연구원이 주관하는 우주발사체 개발사업의 일환으로 2003년 개발에 착수했습니다. 그러니 벌써 8년이 흐른 셈이지요. 긴 시간동안 나로호와 함께 했을 연구원 분들은 지금 저보다 훨씬 더 긴장되시겠죠? ^^;

지난 번 발사실패 후 어떤 연구원 분께서는 “자식을 잃은 기분이다”라고 말씀하셨던 기억이 납니다. 8년 이상을 애지중지 키운 나로호가 발사에 실패했으니 얼마나 상심이 크셨을까요...ㅠㅠ


<출처: 동아사이언스>



“작년 페어링 분리 실패는 잊어주세요~”

작년 나로호 1차 발사의 실패원인은 페어링으로 밝혀졌습니다. 당시 이륙 후 3분 36초에 페어링 한쪽이 정상적으로 분리됐지만 나머지 한쪽이 분리 되지 않았죠. 그래서 무게중심을 잃은 나로호는 이리저리 흔들리다가 목표궤도를 벗어났습니다. 페어링 한 쪽이 330kg이라고 하니 엄청난 오류를 일으키기에 충분하죠.

나로호 발사조사위원회는 페어링 분리 오류의 원인을 2가지로 추정했습니다. 첫 번째로 전기적인 결함! 페어링과 1단 로켓의 분리는 전기 신호로 이루어집니다. 폭발물이 들어 있는 특수 볼트가 터지면, 페어링은 튕기듯이 떨어져 나가거든요. 이때 전기 신호가 약하면 화약이 제대로 터지지 않아 페어링이 잘 분리되지 않겠죠~

두 번째로 페어링을 분리하는 기구가 제대로 작동하지 않았을 경우! 만약 전기 신호의 결함이 없었다면 화약이 정상적으로 터졌을 겁니다. 그렇다면 문제는 페어링 분리 기구에서 일어났을 가능성이 있습니다. 페어링을 분리하는 분리볼트가 완전히 벗겨지지 않았을 수도 있다고 해요~

어찌됐건 이런 실패를 바로잡기 위해 나로호 과학자들은 10개월 간 연구에 연구를 거듭했다고 하니... 이번 발사 꼭 성공할 수 있겠죠?


<출처: 동아사이언스>



“내 성공을 지켜봐줘!”

연구원들은 1차 발사 이후 페어링 분리 실험을 중점적으로 실시했습니다. 특히 페어링이 잘 분리되도록 구조를 개선하고, 전기신호 부분도 완벽하게 보완했다고 해요. 또한 작은 부품 시험을 포함해 총 400회가 넘는 시험을 했다고 하니 이제 성공을 빌어주기만 하면 되겠죠!

그렇다면 이번 나로호 발사의 성공 요소를 살펴볼까요?

▲ 1·2단 엔진 정상 작동이 가장 중요
1957~2003년에 세계적으로 로켓 발사가 실패한 횟수는 198건. 이 중 엔진 이상이 131건(66.2%)으로 가장 많다. 나로호가 성공하기 위해서도 1단과 2단 엔진의 정상적인 작동이 가장 중요하다. 나로호는 러시아에서 들여온 1단 액체엔진과 국내에서 개발한 2단 고체엔진으로 이뤄졌다.
1단 엔진은 작년 발사에서 한 차례 성능을 인정받았다. 국내 기술로 만든 2단 로켓도 대체적으로 우수하다는 게 전문가들의 평가다. 우리나라는 1970년대부터 고체연료를 사용하는 로켓을 개발했다. 1993년과 1997년에 각각 발사한 KSR-I과 KSR-II의 추력이 이미 10여 t에 달하는 만큼 추력이 7t에 그치는 2단 로켓의 안정성은 크게 문제가 없다는 것이다.

▲ 1차 발목 잡은 페어링 분리
이번 2차 발사에서는 페어링의 정상 분리가 가장 큰 관심사다. 작년 1차 발사 당시 한쪽 페어링은 이륙 후 3분 36초(216초)에 정상적으로 분리됐지만 나머지 한쪽은 4분 24초(264초)가 더 지난 후에야 떨어져 나갔다.
이인 KAIST 항공우주공학과 교수(나로호발사조사위원장)는 “방전을 막는 부품으로 전기 회로를 보완해 전기 신호가 정상적으로 전달되게 하는 등 전기와 기계적 보완을 했기 때문에 페어링에는 문제가 없을 것”이라고 말했다.

▲ 1단과 2단, 50만분의 1초에 분리
1단과 2단의 분리도 나로호 발사의 성패를 가르는 열쇠다. 1단 엔진이 정지하고 3초 뒤에 1단과 2단 로켓을 연결하고 있던 폭발 볼트 4개가 터지면서 1단과 2단 로켓이 분리된다. 이때 50만분의 1초 안에 분리가 이뤄져야 2단 로켓이 궤도에서 벗어나지 않는다.
노태성 인하대 기계항공공학부 교수는 “나로호의 1단과 2단이 분리될 때 로켓은 음속보다 빠른 속도로 비행하고 있다”면서 “불안정한 환경인 만큼 위험 부담이 크다”고 말했다. 2단과 과학기술위성의 분리는 이미 궤도에 오른 상태에서 진행되기 때문에 상대적으로 안정적이다.

▲ 무시 못 할 복병, 소프트웨어 오류
나로호의 비행 및 유도제어장치, 내부측정장치 등 시스템의 정상 작동 여부도 중요하다. 시스템 결함은 발사체의 이상비행으로 이어진다. 유럽의 우주발사체 아리안 5호는 1996년 내부 프로그램 이상으로 지구 상공 4㎞ 지점에서 궤도를 이탈했다.
윤웅섭 교수는 “자체 개발한 발사 통제 프로그램은 1차 발사에서도 성능을 인정받았다”면서 “모의환경과 실제 비행환경이 크게 다르지 않은 만큼 이번에도 문제없을 것”이라고 말했다. 그러나 지난해 소프트웨어 이상으로 카운트다운 도중 한 차례 발사가 연기된 만큼 끝까지 마음을 놓을 수는 없다.

▲ 날씨도 도와줘야
발사 당일 번개에 맞아 나로호가 공중 폭발할 여지는 거의 없다. 기상청은 9일 대기가 안정돼 소나기와 낙뢰 발생 확률이 낮은 것으로 내다봤다. 공창덕 조선대 항공우주공학과 교수(한국항공우주학회장)는 “나로호 2차 발사일은 날씨가 좋아 기상 환경으로 인한 위험은 덜할 것”이라며 “이미 절반의 성공을 거뒀고 미흡했던 부분을 보완했기 때문에 이번 발사는 성공할 것”이라고 기대했다.
<이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com>

출처http://news.dongascience.com/HTML/News/2010/06/08/20100608200002199238/201006082000021992380117180000.html



“이날을 위해 8년 동안 갈고 닦았다~~”


총중량 140t, 총길이 약 33m, 지름 2.9m의 거대한 나로호. 앞에서도 언급했듯 약 8년의 개발과정을 거쳐 이제 우주로 날아가기만을 기다리고 있습니다. 지금 국민들은 더운 날씨에도 외나로도 등에서 나로호 성공을 위한 응원을 하고 계시데요. 저 역시도 반드시 성공하길 바라며 TV로나마 발사장면을 지켜보겠습니다.

여러분도 응원하실거죠? ^^ 

나로호 파이팅!!!!!!!!


;-)

*글 : 더사이언스 하루에 과학 한 잔 (http://joyd.tistory.com)
Posted by 하루에 과학 한 잔 더사이언스

 열달을 앓았다… 기필코 우주로 간다
[여기는 나로호 D-2] 나로호 궁금증, OX퀴즈로 풀어보세요



《‘이번에는 기필코 성공해야 한다.’ 우주발사체 나로호(KSLV-I)의 2번째 발사가 나흘 앞으로 다가왔다. 전남 고흥군 봉래면 나로우주센터는 긴장 속에서 마지막 점검 작업이 한창이다. 9일 나로호가 성공적으로 발사되면 한국은 자국 땅에서 자력으로 위성을 쏘아올린 ‘우주클럽(Space Club)’에 10번째로 이름을 올리게 된다. 작년 8월 실패의 아픔을 딛고 우주에 다시 도전장을 내는 나로호를 둘러싼 궁금증을 O× 퀴즈로 풀어본다. 》


■ 발사 버튼 눌러야 이륙? X
버튼 따로 없고 15분 전부터 컴퓨터가 카운트다운

로켓을 발사하는 순간 누군가가 발사 버튼을 누른다고 생각한다면 영화를 너무 많이 봤다. 요즘 로켓엔 발사 버튼이 따로 없고 컴퓨터가 자동으로 발사 카운트다운을 한다.

나로호의 최종 발사 여부는 발사 20분 전 결정된다. 발사가 결정되면 발사 15분 전부터 컴퓨터에서 초 단위로 카운트다운을 한다. 미국의 우주왕복선을 쏘아 올릴 때는 9분 전, 일본의 대형 로켓인 H2A는 4분 50초 전 자동 카운트다운을 시작한다.

카운트다운 과정에서 컴퓨터는 나로호와 지상시스템의 상태를 확인하고 문제가 생기면 자동으로 발사를 중지한다. 작년 8월 19일 나로호의 첫 발사 시도에서도 로켓의 밸브를 조절하는 헬륨 고압탱크의 압력이 떨어진 것이 발견돼 7분 56초에서 카운트다운이 멈췄다. 같은 달 25일 재발사했으나 페어링 분리가 안 돼 우주 궤도 진입에 실패했다. 이번에 발사하는 로켓은 1차 발사한 모델과 모두 같은 부품으로 구성됐다.

■ 특정 시간에만 쏠 수 있다? O
태양에너지 얻기 위해 ‘하늘 문’ 열릴 때 발사


나로호 발사 시간은 9일 오후 4시 30분∼6시 40분으로 예정돼 있다. 전문가들은 이 시간을 ‘하늘 문이 열리는 시간(Launching Window)’이라고 부른다.

이때 발사하는 이유는 나로호에 실릴 과학기술위성 2호 때문이다. 이 시간에 쏴야 과학기술위성 2호가 궤도에 진입한 뒤 에너지원인 태양을 정면으로 바라볼 수 있다. 만약 위성이 지구 그림자 속으로 들어가면 자체 배터리를 사용해야 해 효율적 운영이 힘들다. 가령 나로호를 낮 12시쯤 발사하면 과학기술위성 2호는 지구 반대편에 내려져 태양을 볼 수 없다.

낮이 긴 여름철에는 하늘 문이 열리는 시간대가 한 번 더 있다. 6월에는 오전 4시 10분∼8시 45분이다. 하지만 오전에 발사할 경우 발사 8시간 전부터 연구원들이 밤샘 작업을 하며 발사를 준비해야 한다. 연구원들의 피로를 줄이고 실수를 막으려면 오후 발사가 유리하다.

■ 화염 내뿜어 오염 심하다? X
케로신-액체산소 타면 CO2 물만 배출해 ‘친환경’

나로호가 땅을 박차고 올라가는 순간 무게는 140t에 이른다. 이 중 130t가량이 나로호가 지구 중력을 이기고 대기권 밖으로 나가는 데 필요한 힘을 내는 연료와 산화제다.

나로호는 케로신을 연료로 사용한다. 케로신은 로켓 엔진 안에서 폭발력을 내며 잘 타도록 특수하게 정제한 등유다. 케로신의 가장 큰 장점은 상온에서 화학적으로 안정하다는 것. 미국의 우주왕복선이나 일본의 대형 로켓 H2A가 연료로 사용하는 액체수소에 비해 폭발 위험이 낮다.

특히 케로신과 액체산소는 타고 난 뒤 이산화탄소와 물만 배출하기 때문에 대기를 오염시킬 여지가 작다. 중국의 선저우 로켓이 사용하는 디메틸히드라진(UDMH)은 과거 탄도미사일에 많이 사용될 만큼 성능은 뛰어나지만 독성이 강한 물질을 배출한다.

■ 발사 직전 로켓크기 준다? O
알루미늄 탱크에 초저온 연료 채우면 6cm 수축


나로호 1단 로켓의 길이는 25.8m다. 이 중 윗부분의 14m가량은 연료가 잘 타도록 돕는 산화제 탱크가 차지한다. 산화제 탱크는 무게를 줄이기 위해 가벼운 알루미늄으로 만들었다. 발사 4시간 전 탱크에 산화제를 주입하면서 발사가 본격적으로 시작된다.

나로호가 산화제로 사용하는 액체산소의 온도는 영하 183도에 이른다. 알루미늄 탱크는 액체산소의 낮은 온도 때문에 수축한다. 나로호 탱크에 액체산소를 모두 채우면 길이는 약 6cm, 지름은 약 1.27cm 줄어든다. 나로호 동체 표면이 산화제 탱크를 덮고 있어 우리 눈으로 확인할 수 없지만 나로호 내부는 발사 직전 크기가 조금 줄어드는 셈이다.

■ 무게 줄이려 2단으로 설계? X
고성능 엔진에 위성 가벼워 2단으로도 충분한 속도


나로호는 2단 로켓이다. 보통 위성을 쏘는 로켓은 3단이나 4단이 많다. 단의 개수를 결정짓는 잣대는 무게가 아니라 엔진 성능과 종류다. 나로호처럼 지구 저궤도(지상 200∼5500km)에 인공위성을 쏘아 올리는 로켓의 경우 액체엔진만 사용하면 3단으로 만든다. 상대적으로 추력이 작은 고체엔진만 사용하면 4단으로 설계하는 것이 일반적이다. 실제로 액체엔진만 사용하는 러시아의 소유스호는 3단으로, 고체엔진으로만 구성된 미국의 미노타우르 5호는 4단으로 이뤄졌다.

반면 나로호는 1단이 액체엔진, 2단이 고체엔진으로 구성된 ‘하이브리드’ 발사체다. 나로호는 실용위성보다 무게가 가벼운 과학위성을 싣고 있기 때문에 2단만으로도 충분한 속도를 낼 수 있다. 나로호는 1단과 2단 로켓의 힘을 합쳐 지구궤도 진입 속도인 초속 8km가 넘도록 설계됐다.

이현경 동아사이언스 기자 uneasy75@donga.com

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