지난 15일 전남 고흥군 나로우주센터 연구동. 정오가 되자 나지막한 기계 소리가 울리며 센터의 적막을 깼다. 1km 정도 떨어진 실험동에선 새하얀 수증기가 뭉게구름처럼 피어올랐다. 우리 손으로 만드는 우주발사체 '누리호'(KSLV-Ⅱ)에 들어갈 75t급 엔진이 연소 시험에 들어간 것이다.

과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원은 이날 누리호 개발 현장을 기자단에 공개했다.

한영민 항우연 엔진시험평가팀장은 "이번이 139번째 연소시험"이라며 "앞으로 6회 시험을 추가해 145회째 연소 시험을 마치는 2월 중순이면 엔진 개발이 완료될 것"이라고 내다봤다.

▲ 75t급 엔진 연소시험

우주센터 내 지상연소시험설비에서는 시험을 마친 엔진을 실제로 볼 수 있었다. 시험이 끝난 지 2시간 30분이 지났지만, 주변에선 여전히 매캐한 탄내가 났다.

한 팀장은 "초당 케로신(등유) 80㎏, 산화제 170㎏을 태우며 2천℃의 고온을 내뿜는다"면서 "이를 400℃로 식히기 위해 초당 1천400㎏의 물을 투입하는데, 이 과정에서 방대한 양의 수증기가 뿜어져 나온다"고 설명했다.

누리호는 1.5t짜리 인공위성을 고도 600~800㎞의 지구 저궤도에 올려놓을 수 있는 길이 47.2m, 무게 200t의 3단형 우주발사체다.

▲ 누리호 3단 인증모델(QM) 종합연소시험

75t급 엔진은 한국형발사체의 '심장'으로 불린다. 발사체 1단에는 이 엔진 4기가 묶음 형태(클러스터링)로 들어가고, 2단에도 1기 들어간다.

2018년 11월 항우연은 이 엔진을 단 시험발사체를 쏘아 올리며, 엔진 성능을 직접 입증하기도 했다.

고정환 항우연 한국형발사체개발사업 본부장은 "연소 목표 시간이 140초였는데 151초간 연소했다. 엔진 성능이 우리 생각보다 더 잘 나왔다"면서 시험 발사가 성공적이었다고 평가했다. 이어 그는 "75t 엔진 네 기룰 묶은 1단부 기체는 조립해 하반기에 시험을 시작할 예정"이라고 밝혔다.

75t 엔진은 개발 초기 연소 불안정 현상을 보여 연구진의 애를 태우기도 했다. 그러나 이런 난관을 극복하고 지난 8일 기준 총 17기의 엔진이 제작됐고, 138회에 걸쳐 누적 1만3천65초간 연소 시험을 진행하며 '개발 완료'라는 목표 달성을 눈앞에 두고 있다.

로켓 3단에서 510초간 연소하며 위성을 목표 궤도에 올려줄 7t급 엔진 개발도 마무리 단계다. 8일 기준 총 9기를 제작했고 77회, 총 1만2천325.7초 동안 연소시험이 진행됐다.

조립동에서는 거대한 원통 형태의 1단의 모습을 볼 수 있었다. 연료를 공급하는 성능을 평가하는 '수류시험'을 앞두고 조립된 상태였다. 단별 조립 시험과 성능을 평가한 뒤, 올 하반기부터는 비행모델(FM) 조립에 착수한다. 모든 과정이 진행되면 누리호는 내년 2월과 10월 두 차례 발사된다.

누리호 발사를 위한 '제2발사대' 건설 현장도 공개됐다. 엔진 시험발사체는 2013년 나로호를 쐈던 발사대를 개조해 발사했지만, 누리호는 나로호보다 1.4배 더 긴 만큼 기존 발사대를 이용할 수는 없다. 누리호에 추진제를 공급하고, 발사체를 세운 상태에서 발사 준비 작업을 하는 높이 45.6m짜리 '엄빌리칼 타워'의 모습도 발사대 건설 현장에서 볼 수 있었다.

강선일 항우연 발사대팀장은 "현재 공정률이 93% 정도"라면서 "4월까지 설치를 마치고 점검과 테스트를 거쳐 10월까지 완공할 것"이라고 계획을 밝혔다.

임철호 항우연 원장은 "200개 이상의 기업과 협력해 여러 난관을 극복해 왔다"면서 "내년 누리호 발사가 성공하도록 최선을 다하겠다"고 말했다.

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