누리호 1차 발사 실패, 헬륨탱크 고정장치에서 시작 돼
산화제탱크 균열로 이어지며, 엔진 연소 결국 조기 종료
누리호 1차 발사가 최종 실패로 끝난 원인이 나왔다. 3단 엔진으로 들어와야 하는 산화제가 누설되면서 엔진 연소가 계획보다 일찍 종료됐던 것이다.
올해 10월 21일 1차 발사된 누리호는 목표 고도인 700km에는 도달했으나, 3단부 엔진의 연소가 계획보다 이르게 종료되면서 위성모사체를 궤도에 투입하는 임무에는 실패했다.
과학기술정보통신부(이하 과기정통부)와 한국항공우주연구원(이하 항우연)은 '누리호 발사조사위원회'를 통해 누리호 1차 발사 시 위성모사체가 궤도에 투입되지 못한 원인을 규명하고 그 결과를 발표하였다.
과기정통부는 지난 10월말 항우연 연구진들과 외부전문가들이 참여하는 '누리호 발사조사위원회'를 구성하여 총 5회에 걸쳐 조사위를 개최하였으며, 이와 함께 항우연 실무연구진들도 내부 회의를 개최(총 7회)하면서 누리호 1차 발사의 기술적 사항을 조사해왔다.
이번 조사는 비행 중 획득한 2,600여개의 텔레메트리 데이터를 기반으로 누리호 비행과정 중 발생한 이상 현상을 찾아내고 그러한 현상을 유발시킨 원인을 밝혀내는 방식으로 진행하였으며, 조사위는 조사 초기 단계에 3단 산화제탱크의 압력이 저하되어 엔진이 조기에 종료되었음을 확인한 후, 구체적인 원인 규명에 초점을 맞추었다.
누리호 이륙 후 시간대별 현상 개요
ㆍ발사 후 36초 - 비행 과정에서 특이 진동 계측(3단 탱크연결 트러스, 위성어댑터), 헬륨탱크에서 헬륨 누설 시작, 산화제탱크 기체 압력도 상승
ㆍ발사 후 67.6초 - 산화제탱크 기체 압력 하강 시작, 산화제탱크 상부 표면온도가 급격히 하강
ㆍ발사 후 115.8초 - 헬륨탱크 압력 하강 및 3단 산화제탱크 기체 압력 상승
그 결과, 최종적으로 다음과 같은 원인에 의해 3단 엔진이 조기에 종료되었다고 결론지었다.
누리호의 3단 산화제탱크 내부에 장착되어 있는 헬륨탱크의 고정장치 설계 시 비행 중 부력 증가에 대한 고려가 미흡하였다. 이로 인해 실제 비행 시 헬륨탱크에 가해지는 액체산소의 부력이 상승할 때 고정장치가 풀려 헬륨탱크가 하부 고정부에서 이탈한 것으로 추정된다.
이후 이탈된 헬륨탱크가 계속 움직이면서 탱크 배관을 변형시켜 헬륨이 누설되기 시작했으며, 산화제탱크의 균열을 발생시켜 산화제가 누설되었다. 이로 인해 3단 엔진으로 유입되는 산화제의 양이 감소하면서 3단 엔진이 조기에 종료되는 결과를 낳았다.
이번 조사를 통해 밝혀진 원인을 기반으로 과기정통부와 항우연은 누리호의 기술적 보완을 위한 세부 조치방안을 마련하고 향후 추진일정을 확정해 나갈 계획이며, 기술적 보완은 헬륨탱크 고정부와 산화제탱크의 구조를 강화하는 것 등을 중심으로 이루어질 예정이다.
조사위 위원장인 최환석 항우연 부원장은 “설계 시 비행 가속 상황에서의 부력 증가에 대해 충분히 고려하지 못하여, 국민들의 성원에 부응하지 못한 점을 안타깝고 송구스럽게 생각하고, 향후 철저한 보완을 통해 2차 발사를 준비해 나가겠다”고 말했다.
헬로티 조상록 기자 |
