한국형 발사체 누리호가 다섯 번째 우주 비행에 성공했다. 이번에는 역대 가장 많은 위성 15기를 싣고 올라가 처음으로 주탑재위성 5기를 차례로 분리하는 고난도 임무까지 수행했다.

다만 큐브위성 10기 가운데 1기는 발사체에서 분리되지 않았다. 누리호에서는 정상적으로 사출신호를 보냈지만 쿼터니언이 개발한 '퍼샛'이 사출되지 않은 것으로 확인됐다.

7일 우주항공청 등에 따르면 누리호는 이날 전남 고흥 나로우주센터에서 발사돼 초소형군집위성 5기와 큐브위성 9기 등 총 14기를 목표 궤도에 성공적으로 투입했다.

누리호는 2022년 2차 발사에서 첫 성공을 거둔 이후 반복 발사를 통해 제작·조립·시험·운용에 이르는 전 과정의 경험과 데이터를 축적하고 있다.

발사체는 수많은 부품과 시스템이 극한의 환경에서 동시에 작동하는 복잡한 장비다. 한 차례 발사 성공이 다음 발사의 성공을 보장하지 않는다. 반복 발사를 통해 기술적 문제를 찾아 개선하고 동일한 성능을 안정적으로 구현하는 능력을 확보해야 한다.

이번 5차 발사에서 새롭게 검증한 것은 다중위성 수송 능력이다. 누리호는 역대 가장 많은 15기의 위성을 탑재했으며 주탑재위성 여러 기를 한 번에 발사한 것도 처음이다.

핵심 임무는 초소형군집위성 2~6호(네온샛) 5기를 서로 충돌하지 않도록 분리하는 것이었다.

동일한 방향으로 위성을 연이어 분리하면 위성끼리 충돌할 위험이 있다. 누리호는 한 기를 분리한 뒤 3단의 자세를 바꾸고 다음 위성을 다른 방향으로 내보내는 과정을 반복했다. 주탑재위성 5기를 모두 분리한 뒤에는 다시 자세를 조정해 큐브위성 분리를 진행했으며 10기 가운데 9기가 정상적으로 분리됐다.

박종찬 한국항공우주연구원 한국형발사체고도화사업단장은 "5차 발사에서 중요한 것은 주탑재위성을 분리할 때 발사체의 자세를 정밀하게 제어하는 것"이라며 "이 부분에 중점을 두고 준비했다"고 설명했다.

위성 분리 과정에서 발생하는 충격을 줄이기 위한 기술도 새롭게 적용됐다. 기존에는 위성을 발사체에 고정하는 장치를 화약으로 풀어주는 방식을 사용했지만 이번에는 새로운 저충격 분리 시스템을 도입했다. 기존 대비 충격을 절반 수준으로 낮추는 것을 목표로 설계된 장치다.

오태석 우주항공청장은 지난달 30일 관훈클럽 토론회에서 "5차 발사의 가장 핵심은 초소형군집위성 5개를 분리하는 것"이라며 "앞으로 다양한 위성을 다양한 고도로 발사해야 하는데, 이것이 상용 발사 서비스의 핵심이다. 그런 역량을 축적하는 것"이라고 말했다.


누리호가 궤도에 올려놓은 초소형군집위성 5기는 앞으로 약 2~3개월에 걸쳐 간격을 조정해 군집을 형성한다.

위성들이 처음부터 일정한 간격으로 분리되는 것은 아니다. 초기에는 서로 가까운 상태에서 분리된 뒤 각 위성의 고도와 궤도를 조정하면서 점차 간격을 벌린다.

이상현 KAIST 인공위성연구소 초소형군집위성 사업단장은 "이번에 발사하는 위성 5기는 각각 72도 간격을 유지하도록 군집을 형성하게 된다"며 "군집을 완성하는 데는 2~3개월이 걸릴 것으로 예상한다"고 설명했다.

향후 추가로 발사되는 위성들과 함께 군집이 완성되면 한반도와 주변 지역을 더욱 자주 관측할 수 있다. 다수의 위성이 확보한 영상에 인공지능(AI) 기반 변화 탐지 기술을 적용해 재난·재해 감시와 국가안보 등에 활용할 계획이다.

이번 군집위성은 기존 단일 위성 제작 방식에서 벗어나 양산체계를 구축했다는 점도 특징이다. KAIST는 시제기 개발과 운용 과정에서 확보한 경험을 바탕으로 제작·시험 절차를 최적화하고 일부 시험을 자동화했다. 이를 통해 양산기 한 기의 제작 기간을 약 2개월로 단축했다.

누리호는 이번 발사에서 역대 가장 많은 위성을 탑재하고 처음으로 복수 주탑재위성을 분리하는 임무를 수행했다.

큐브위성 1기가 미사출됐지만 핵심 임무인 주탑재위성 5기의 다중 분리에는 성공했다. 향후 상업 발사 서비스를 위해 필요한 반복 발사와 다중위성 수송 경험도 한 차례 더 쌓았다.

yjra@news1.kr