누리호 실패한 이유가 뭘까?
2021년 10월 21일 오후 5시에 전남 고흥 나로우주센터에서 발사됐다.
1,2단 분리는 안정적으로 잘 일어났지만 3단계 분리 이후 문제가 발생했다.
예정된 시간보다 3단 엔진이 46초 일찍 꺼져버려 예정된 궤도에 도착하지 못하고 이탈해버렸다.
이탈한 이유를 정확히 규명하지는 못하겠지만 유추를 해보려고 한다.
1. 발사 진행 과정
먼저 누리호 1단의 300t급 엔진이 목표 궤도인 59km까지 올려줬다.
그다음 2단 엔진이 로켓을 목표 궤도인 250km의 고도까지 올렸다.
그 이후 10분 동안 누리호는 속도를 가속하며 목표 지점인 700km 고도까지 도달하는 데 성공했다.
이 말은 발사체 1,2단의 추진력은 충분했고, 발사체의 핵심인 주엔진 기술은 충분했다는 것을 알 수 있다.
하지만 3단 분리 이후 문제가 발생했다.
위성이 초속 7.5km 속도로 진입해야 지구 궤도를 돌 수 있는데 속도가 목표치에 미치지 못했다.
문제는 7톤급 3단 엔진이 문제였다.
예정된 연소 시간은 521초였지만 46초 일찍 꺼져버려 목표 속도치에 도달하지 못했다.
결국 그 이후 누리호는 정상 궤도에 안착하지 못하고 궤도를 이탈했다.
2. 한국의 기술인 '발사체' 문제는 없었는가?
1단과 2단, 3단의 분리까지 문제가 발생하지 않았고, 비행 궤도와 순차적인 목표 고도까지 올리는 것은 성공했다.
이를 볼 때 엔진 기술은 확인했다고 볼 수 있으며 비행해야만 알 수 있는 기술들은 확보했다는 것을 알 수 있다.
3. 그렇다면 왜 마지막 3단 7톤급 엔진이 제대로 작동하지 않았는가?
일단 1단이 가장 크고 3단 엔진이 제일 작아 3단의 기술력이 제일 쉽다고 생각하면 안 된다.
여기서 문제를 추론해볼 수 있다.
(1) 엔진이 가장 말단에 있기 때문에 추력이 안 나왔거나 하는 경우
추력이 안 나온 경우는 엔진 자체의 문제일 수 있다.
(2) 탱크나 다른 쪽의 영향으로 엔진에 원활한 유량이 공급되지 못한 경우
누리호 3단은 액체산소와 케로신 탱크 등으로 구성되어 있다.
유량이 공급되지 못한 경우는 중간에 고온으로 연소되었거나 고압력으로 연료의 소모가 더 컸을 수도 있다.
cf) 4시 발사에서 연기된 이유?
발사대 하부 시스템 및 밸브 점검에 시간이 걸렸다.
4. 누리호 구성
5. 연구 중 발생한 문제점은?
(1) 개발 초기 로켓의 핵심 부품을 만들어도 시험할 장소가 없었다.
(2) 진동 시험 중에 공진 진동에 의해 스위치가 강제적으로 열리는 현상이 있었다.
(3) 75톤 엔진 개발 과정에서 중대형 액체엔진 개발의 가장 큰 기술적 난제인 연소불안정 현상이 발생해 16개월 동안 10여 차례의 설계변경과 20회가량 시험을 진행했다.
6. 누리호와 같은 발사를 왜 계속하는가?
이번 발사는 지난 11년 동안 한국이 '우주발사체 독자개발 능력 확보'라는 목표를 달성하기 위해 최후의 결과물인 우주발사체를 발사하는 과정이다. 이번 성패와 상관없이 내년 2022년 5월 2차 발사도 예정되어 있다.
2차 발사는 1.3톤 더미와 200kg의 성능 검증 위성을 탑재하게 된다.
그 이후 2027년까지 네 차례 추가로 발사한다.
결국 '우주발사체 독자개발 능력 확보'와 '우주운송수단 확보'가 주 이유라고 생각한다.