[지금은 우주] 누리호 발사 ‘D-1’ 체크포인트…O링, 자려진동, 공동현상


발사 이전 점검과 살펴야 할 곳은

한국형발사체 누리호가 21일 발사를 앞두고 나로우주센터 제2 발사대에 기립했다. [사진=한국항공우주연구원]

[아이뉴스24 정종오 기자] 한국형발사체 누리호가 발사 하루 앞으로 다가왔다. 20일 오전 누리호는 고흥 나로우주센터 조립동에서 제2 발사대로 이동했다. 누리호 발사를 위해 만든 제2 발사대에 우뚝 섰다. 이어 누리호 전원과 추진제(연료, 산화제) 등을 충전하기 위한 엄빌리칼 연결을 했다. 기밀점검 등 발사 준비 작업을 수행하고 있다. 내일 발사 직전에 추진제를 주입한다.

이 과정에서 한 전문가는 ‘O링’과 ‘캐비테이션(Cavitation, 공동현상) ‘자려진동(self-induced vibration)’ 등에 대비한 점검이 필요하다고 강조했다. O링 불량으로 1986년 1월 미국의 우주왕복선 챌린저호가 폭발한 바 있다. 자려진동과 캐비테이션으로 일본의 경우 로켓 발사에 실패한 적이 있다.

발사체는 기본적으로 수십만개의 부품이 사용된다. 로켓이 발사될 때는 엄청난 폭발력과 진동이 발생한다. 조그마한 부품의 불량으로도 폭발하는 등 실패할 가능성이 크다. 사전 준비가 철저해야 할 배경이다.

◆갑자기 찾아온 한반도 한파, 기온변화에 민감한 ‘O링’

O링(O-ring)은 패킹 부품이다. 합성고무, 내열성 플라스틱으로 만든다. 부품 사이에서 기체가 새지 않도록 막아주는 역할을 한다. 우주왕복선의 경우 고체 로켓 부스터(SRB)에서 각 파트가 연결되는 부분의 연료누출을 막아준다.

1986년 미국의 우주왕복선 챌린저호가 발사한 이후 얼마 지나지 않아 폭발한 적이 있는데 사고의 원인은 ‘O링’에 있었다. 오른쪽 SRB의 고무 재질로 된 O링이 추운 날씨로 얼어 버려 제 기능을 다 하지 못했기 때문으로 분석됐다.

익명을 요구한 제보자 A 씨는 “O링은 상온에서는 말랑말랑한데 기온이 낮아지면 딱딱하게 굳어져 제 기능을 하지 못한다”며 “최근 우리나라에 한파가 찾아왔는데 내일 누리호 발사에 영향을 끼치지 않을까 우려된다”고 말했다.

이에 대해 조광래 전 한국항공우주연구원장(전 나로호발사추진단장)은 “누리호에 사용된 O링은 ‘테프론과 금속재’로 만들었다”며 “이 재질은 온도변화에 최소의 영향을 받는다며 여러 실험에서 이상 없음을 확인했다”고 설명했다.

온도변화에 영향을 받지 않는 재질로 만들었다고 하더라도 최근 우리나라에 찾아온 때아닌 한파로 발사 이전에 철저한 점검이 필요하다는 목소리가 나오고 있다. 다행히 21일 발사 당일 고흥 나로우주센터의 예상기온을 보면 누리호를 발사하는 데 지장이 없을 것으로 파악하고 있다.

◆4개 엔진 중 하나만 뒤틀려도 로켓 정상 궤도 못 올라가

A 씨는 ‘자려진동(self-induced vibration)’도 점검해야 할 부분이라고 강조했다. 자려진동은 일본어에서 유래된 말이다. 일본의 H-II는 정지 궤도 위성을 발사할 목적으로 개발된 일본의 극저온 액체 연료 우주발사체이다. ‘자려진동’으로 로켓 발사에 실패한 적이 있다고 A 씨는 설명했다.

A 씨는 “1단 엔진에는 4개의 엔진이 클러스터링(무리지어 결합)돼 있는데 인듀스 터보펌프의 자려진동으로 1개의 엔진에 순간적으로 연료가 주입되지 않으면 로켓의 축 진동 문제로 ‘말춤(뒤뚱뒤뚱 궤도를 벗어나는 일)’을 추듯이 나아갈 수 있다”며 “이 부분도 반드시 짚어봐야 한다”고 주장했다.

조 전 원장은 이에 대해 “그동안 누리호는 여러 번 엔진 연소시험 등을 통해 엔진 축 추력 조정 등을 자세히 살펴봤다”며 “연료탱크 하나와 산화제 하나에서 4개의 엔진에 연료를 공급하는데 여러 검증과 시험 과정에서 문제가 없었다”고 강조했다.

한국형발사체 누리호가 21일 발사 예정이다. 누리호 발사 컴퓨터 그래픽. [사진=한국항공우주연구원]

◆기포 발생 가능성 ‘공동현상’에도 대비해야

마지막으로 ‘공동현상(Cavitation)’도 점검해야 한다고 A 씨는 지적했다. A 씨는 “연료를 주입하는 과정에서 공기 기포가 생기는 캐비테이션이 발생하면 폭발할 수 있다”며 사전에 충분히 점검해야 한다고 지적했다.

공동현상은 빠른 속도로 액체가 운동할 때 액체의 압력이 증기압 이하로 낮아져서 액체 내에 증기 기포가 발생하는 현상을 일컫는다.

연료와 산화제에서 터보 펌프를 이용해 각 엔진으로 연료를 밀어 넣어준다. 이때 공기 기포가 발생할 수 있는데 이 현상이 발생하면 터빈 블레이드가 깨지는 사고로 이어진다는 것이다.

조 전 원장은 이와 관련해 “공동현상은 터보 펌프에서 발생할 수 있는 현상인데 누리호 개발과 시험 과정 등을 통해 충분히 검증하고 시험했기 때문에 문제가 되지 않을 것”이라고 말했다.

조 전 원장은 이어 “누리호와 관련해 전문가 지적과 현장 연구원들의 점검 상황은 이미 잘 파악하고 있다”며 “다만 전문가와 연구원도 미처 파악하지 못한 문제가 있는 것은 아닌지가 가장 큰 관건”이라고 말했다. 이 부분은 ‘많은 경험’을 통해 알 수밖에 없는 것인데 이번 누리호 1차 발사도 이 같은 ‘우주개발의 경험’을 쌓는 과정이라고 덧붙였다.

◆누리호 성공의 체크 포인트(https://youtu.be/Rcuus8NrVE4)

/세종=정종오 기자(ikokid@inews24.com)







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