항공우주연구원

소형위성발사체(KSLV-I : Korea Space Launch Vehicle-I), 나로호는 우리나라 최초의 위성 발사체다. 케로신/액체산소를 사용하는 1단 액체엔진과 고체 연료를 사용하는 2단 킥모터(고체모터)로 구성된 2단형 발사체이며, 100kg급의 인공위성을 지구 저궤도에 진입시킬 수 있다. 1단은 러시아 흐루니체프사에서 제작해 들여왔고 2단은 국내 기술로 개발했다. 

 (KSLV-1 나로호와 발사대 모습)

KSLV-I의 1단은 전방 동체부, 1단 탑재체부, 산화제 탱크부, 연료 탱크부, 후방 동체부의 5개 부분으로 이뤄졌다. 2단은 2단 탑재체부, 킥모터부, 페이로드 페어링, 탑재 어댑터, 위성의 5개 부분으로 구성됐다.

러시아와의 국제협력은 우리나라와 러시아의 위성발사체 설계기술 협력 등을 위한 우주기술보호협정(TSA)으로 이뤄졌다. 이를 바탕으로 한 기술이전은 액체연료저장을 위한 상세설계 기술, 발사체의 핵심기술, 발사체와 발사대를 연결하는 기술, 발사대 운용기술 등이다.  KSLV-I을 발사하기 위해 우리나라는 2009년 6월 16일 나로우주센터를 완공했다. 이로써 한국은 세계 13번째로 우주센터 보유국이 됐다.

로켓 발사전 주요 시험은 페이로드 페어링 분리 시험, 전자파(EMI/EMC)시험, 고공환경모사 킥모터 연소시험, 조립시험, 발사체 이동/거치시험 등이 있다.

페이로드 페어링이란 KSLV-I에서 가장 앞쪽에 위치한 원뿔 모양의 보호덮개를 말한다. 이 부분은 비행 중에 발생하는 공력가열 및 소음 등으로부터 위성을 보호하는 역할을 하고, 발사체가 대기권 바깥으로 나가면 무게를 줄이기 위해 분리된다. 따라서 페이로드 페어링 분리 후에는 내부에 보호되어 있던 과학기술위성 2호(STSAT-2)를 볼 수 있다. 

 (KSLV-1 나로호 제원과 과학기술위성 2호 소개)

전자파(EMI/EMC)시험은 전자파 간섭으로 인한 오작동을 방지하기 위한 단계다. 발사 전 발사체 2단 탑재부에 있는 탑재물들이 서로 다른 기기에 영향을 주지는 않는지, 전자파 간섭이 일어나도 괜찮은지에 대해 성능을 검증하는 것이다.

고공환경모사 킥모터 연소시험은 발사체 상단에 위치한 2단 로켓인 킥모터의 성능을 실제 작동환경과 유사한 연소 환경에서 확인하기 위해 실시된다. 조립시험은 총조립 과정에서 수행하는 엔지니어링 모델 및 인증모델 인증시험, 비행모델 수락시험 등이다.

발사체 이동/거치시험은 우주발사체를 발사대로 이송하고, 수직/수평 전환을 위해 이렉터와 결합되어 직립 기동하는 일련의 과정을 인증하는 시험이다.

발사 과정은 다음과 같다. 우선 과학기술위성2호(STSAT-2)와 나로 우주발사체(KSLV-I)를 나로우주센터로 운반한다. 다음에는 주요 부품을 위성시험동과 고체모터동, 종합조립동에서 조립한다. 조립한 발사체는 발사대까지 이송돼 고정된다. 다음으로 최종 점검을 하고 연료를 주입한다. 연료 주입이 끝나면 발사 카운트다운에 들어가고, 이후 이륙과 분리가 시작된다. 발사 후 200여초 뒤에는 위성을 감싸고 있던 페어링이 떨어져 나가고, 발사체 2단이 분리된다. 고도 300km쯤에서 2단 킥모터(고체로켓 모터)가 연소를 종료한다. 이후 100여 초가 지나면 과학기술위성2호(STSAT-2)가 분리된다.

1차 발사는 고압탱크 압력측정 소프트웨어 결함 등으로 인해 몇 차례 연기됐다. 2009년 8월 25일에 실시된 나로호 첫 발사는 1단 엔진과 2단 킥모터는 모두 정상적으로 작동했다. 또 위성도 정상적으로 분리됐다. 그러나 위성보호덮개인 페어링의 한 쪽이 분리되지 않아 로켓의 무게가 늘어났고 무게중심에 이상이 생겼다. 이 때문에 과학기술위성 2호는 목표궤도에 정확히 오르지 못했다.

2차 발사는 2010년 6월 10일 실시됐다. 하지만 이륙 137.19초, 고도 70km지점에서 1단 액체로켓이 폭발하면서 통신두절이 되었다. 나로호 2차 발사 실패원인은 러시아와 한국의 사고조사위원회(FRB Failure Review Board)에서 조사하고 있으나, 명확한 원인이 규명되지 않고 있는 실정이다. 현재 정부는 2차 발사살패 원인이 분석되고 대응 조치 후에 3차 발사를 계획하고 있다