초소형군집위성 등 15기 탑재 완료…누리호 다음달 우주로

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다음달 7일, ‘한국형발사체’ 누리호가 위성 15기를 싣고 다섯 번째 우주로 오른다. 이번 5차 발사는 여러 위성이 무리를 지어 한 몸처럼 움직이는 ‘초소형군집위성’을 우리 기술로 개발해 처음으로 궤도에 올린다는 점에서 주목된다.

15일 우주항공청은 한국항공우주연구원(항우연)과 함께 서울 종로에서 언론 간담회를 열고 누리호 5차 발사 준비 현황과 탑재위성의 주요 임무를 설명했다. 박재성 우주항공청 우주항공임무본부 우주수송부문장은 “발사 준비는 순조롭게 진행되고 있다”며 “전남 고흥 나로우주센터에서 지난 6월부터 착수한 누리호 5호기의 조립이 순조롭게 이뤄지고 있으며, 위성들도 14일 누리호 상단에 탑재됐다”고 밝혔다. 누리호 총조립은 9월 말 완료되며, 이후 10월5일 발사체를 최종 점검한 뒤 이상이 없을 경우 6일 발사대로 이송된다. 발사 예정일은 7일, 발사 시간은 당일 발사관리위원회에서 최종 확정한다. 일단 오후 12시23분~오후 1시23분으로 예정하고 있다.

이번 5차 발사의 가장 큰 특징은, 이전과 달리 주탑재위성을 여러 개 싣는다는 점이다. 한국과학기술원(KAIST) 인공위성연구소에서 개발을 주도한 초소형군집위성(네온샛) 2~6호기다. 초소형군집위성은 한 기당 무게가 100㎏ 미만인 초소형위성 10기를 궤도에 올려 한꺼번에 운용하는 시스템으로, 군집이 갖춰지면 한반도를 하루 3회 이상 촬영하고 같은 지점을 24시간 안에 다시 촬영하는 게 가능해진다. 2024년 국외에서 시제품을 쏘아 올린 바 있으며, 이번 5차 발사에서 양산 제작된 5기를 쏘아 올린 뒤 내년 6차 발사에서 나머지 5기를 마저 올리면 군집이 완성된다.

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주탑재위성 5기를 추진체의 진행 방향으로, 35~40초 간격으로 차례로 분사해야 한다. 따라서 이들의 궤도와 자세를 정밀하게 제어하는 것이 이번 5차 발사의 최대 관건으로 꼽힌다. 이런 조건 때문에 초소형군집위성 2~6호는 사출 때의 충격을 줄여주는 ‘저충격 위성분리장치’를 사용해 탑재부에 설치된 어댑터에 장착된다. 박종찬 항우연 한국형발사체고도화사업단 단장은 “일체형 클램프 밴드 방식으로, 잡고 있던 허리띠를 풀어주는 구실을 해서 분리 충격을 기존의 절반 수준으로 줄여준다”고 설명했다.

분리 이후 초소형군집위성들이 궤도 위에 잘 자리 잡는 것도 관건이다. 개별 초소형위성은 큰 위성에 견줘 성능이 낮기 때문에 일정하게 간격을 띄우고 자리를 잡는 데에는 2~3개월 정도가 걸릴 전망이다. 이상현 한국과학기술원 인공위성연구소 초소형군집위성 사업단장은 “분리 이후 5기가 몰려다니는데, 주파수가 같으면 1기밖에 제어할 수 없으므로 5기 각각에 안테나를 준비해 주파수를 다르게 해서 제어해야 한다. 가장 많이 신경 쓰고 있는 대목”이라고 말했다.

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부탑재위성으로는 대학, 지방자치단체, 국내 기업 등 10개 연구개발기관이 개발한 큐브위성 10기를 싣는다. 중궤도에 위치한 지피에스(GPS)로부터 받은 신호를 통해 대기의 밀도 등을 분석해 활용할 수 있는 ‘슬레지’(개발기관 오앤비스페이스), 지구 자기장에 정렬된 태양 활동을 통해 우주 방사성 환경을 관측하는 ‘지비샛’(한국과학기술원), 우주에서 의약품의 결정성장을 추적하는 ‘비-1012’(스페이스린텍) 등이다. 큐브위성들은 탑재부 어댑터 아래쪽으로 확장한 공간에 개별 발사관으로 장착되며, 10초 간격으로 2기씩 추진체 진행 방향의 수직 방향으로 분리된다.

박종찬 단장은 “누리호는 대형 위성 1기를 다목적으로 활용한다는 개념이 지배적일 때 개발되었는데, 지금은 전세계적으로 소형위성이 유행인 상황”이라고 짚었다. 앞으로 소형위성을 다양하게 여러 개 실을 수 있으려면, 그에 걸맞은 변경이 필요하다는 것이다. 그는 “한국형발사체 고도화 사업 종료 이후에 성능 개량 등이 이뤄질 수 있길 기대한다”고 밝혔다.

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우리 기술로 만드는 한국형발사체는 2010년 개발이 시작돼 현재는 이를 ‘반복 발사’하는 고도화 사업(2022~2028년) 단계에 있다. 2021년 1차 발사(실패) 이래 지난해 4차 발사에 성공했고, 올해 5차 발사와 내년 6차 발사가 예정되어 있다. 이 과정을 통해 우주 관련 기술을 기업에 이전해 민간의 역량을 키우는 것도 고도화 사업의 주요 목적이다. 발사체 제작의 경우 4호기부터 민간 ‘체계종합기업’(한화에어로스페이스)이 주관을 하기 시작했고, 내년 6차 발사에서는 체계종합기업이 발사 운용도 주관할 예정이다. 박 단장은 “이번에는 기술 이전이 허용된 관제 시스템의 75% 정도에 체계종합기업이 참여한다”고 밝혔다.