11월 27일 오전 1시 13분, 칠흑 같은 밤하늘이 붉은 화염으로 갈라졌다. 첫 민간 주도로 제작된 한국형발사체 ‘누리호’가 힘차게 솟아올라 목표 궤도(600㎞) 안착에 성공하며 ‘뉴스페이스 시대’의 본격적인 전환점을 열었다.
이번 4차 발사는 한국 발사체 역사상 처음으로 시도된 야간 발사다. 오로라 관측 등 일부 임무에서 태양광 간섭을 최소화하기 위해 발사 시각이 새벽으로 설정됐다. 누리호는 발사 후 약 18분 동안 예정된 비행 시퀀스를 정확히 수행했다. 이륙 2분 후 1단 분리, 3분 50초 후 페어링(위성보호 덮개) 분리, 4분 24초 후 2단 분리가 차례로 이뤄졌고 발사 약 7분 후에는 고도 500㎞를 통과했다. 이어 발사 12분경에는 3단 엔진 정지와 궤도 투입이 확인됐다. 약 13분 후 차세대중형위성 3호가 분리되고 뒤이어 12기의 큐브위성이 20초 간격으로 2기씩 분리됐다. 모든 분리 절차를 마친 누리호는 다른 물체와의 충돌을 방지하는 ‘회피 기동’을 수행하고 남은 연료를 우주 공간에 배출하며 비행을 종료했다.
우주항공청에 따르면 오전 1시 55분경 차세대중형위성 3호는 남극 세종기지 지상국과 첫 교신을 완료해 태양전지판 전개 등 위성 상태가 정상임을 확인했다. 부탑재 큐브위성 12기 또한 위성별 교신 수신 일정에 따라 순차적으로 지상국과 교신하며 상태 점검을 진행하게 된다.
이번 발사는 누리호의 기술적 난도가 한층 높아진 도전이었다. 3차 발사가 위성 8기(차세대소형위성 2호·큐브위성 7기)를 고도 550㎞ 궤도에 올린 반면 4차 발사는 총 13기(차세대중형위성 3호·큐브위성 12기)를 600㎞ 궤도에 투입해야 했다. 탑재 중량은 500㎏에서 960㎏로 늘었다. 때문에 전체 비행시간이 2분 26초 길어질 것으로 전망됐으나 오히려 3분가량 단축됐다. 이는 누리호의 안정성과 성능 향상 효과를 입증한 것이다.
주요 설계 변경 사항으로는 다중 위성 어댑터 적용과 상단 내부 카메라 추가를 꼽을 수 있다. 기존 어댑터는 주탑재위성 1기만 실을 수 있어 다양한 위성 탑재 요구에 대응하기 어려웠다. 이에 위성 탑재 공간을 최적화한 신규 어댑터를 개발했다. 또 3차 발사에서는 카메라 화각 제한으로 큐브위성 1기의 사출 여부를 영상으로 확인하지 못한 경험이 있어 이를 보완하기 위해 상단에 내부 카메라 2기를 새롭게 탑재했다.
4차 발사에서 특히 중요한 의미는 민간 기업의 전면 참여다. 1~3차 발사 때와는 달리 한국항공우주연구원 중심의 발사체계에서 벗어나 한화에어로스페이스가 민간체계종합기업(대형 시스템 개발의 전 과정을 총괄하는 기업)으로 참여해 구성품 관리부터 단·전기체 조립 등 제작 전 과정을 맡았다. 정부 주도 개발에서 민간 중심 생태계로의 이행이 본격화됐다는 점에서 상징성이 크다.



핵심 임무는 우주과학 연구·우주기술 검증
이번 발사의 주탑재체인 차세대중형위성 3호의 핵심 임무는 우주과학 연구와 우주기술 검증이다. 우주는 지상보다 중력이 훨씬 약한 ‘미세중력 환경’이기 때문에 지상에서 관측하기 어려운 생명 현상과 세포 분화 등 생물학적 연구에 중요한 기회를 제공한다.
최근에는 태양 활동의 영향도 점차 뚜렷해지고 있다. 11월 10일경 강력한 태양흑점 폭발이 발생하며 평소보다 낮은 위도에서 오로라가 관측됐고 아프리카와 유럽 지역에서 무선통신이 두절되는 사례도 보고됐다. 현재 태양은 약 11년 주기의 극대기에 도달해 활동이 더욱 강해지고 있으며 이에 따라 위성통신 및 위치정보시스템(GPS) 교란 가능성이 커지면서 우주환경을 체계적으로 관측하고 예측하는 능력의 중요성이 한층 커지고 있다. 이러한 과학·기술적 필요성을 충족하기 위해 차세대중형위성 3호에는 세 가지 정밀 실험 장비가 실렸다.
한국천문연구원 이우경 박사 연구팀이 개발한 오로라·대기광 관측기(ROKITS)는 우주용 광시야 카메라로 자정 부근 오로라 활동을 고해상도로 포착해 지구 대기권으로 유입되는 에너지 정보를 제공한다. 카이스트 인공위성연구소 유광선 박사 연구팀이 개발한 전리권 플라스마 및 자기장 관측기(IAMMAP)는 고도 100~1000㎞의 전리권에서 플라스마 특성과 자기장 변화를 동시에 관측해 우주 환경에서 에너지가 어떻게 전달되는지를 규명하는 데 활용된다. 여기에 한림대학교 나노바이오재생의학연구소 박찬흠 교수 연구팀의 바이오캐비닛(BioCabinet)이 더해져 극한의 우주 환경에서도 세포 배양과 3차원(3D) 프린팅을 수행할 수 있는 완전 자동화 시스템을 제공한다.
누리호는 2021년 10월 첫 발사를 시작으로 꾸준히 성능을 발전시켜왔다. 1차 발사에서는 위성 모사체 분리에 성공했으나 궤도 안착에는 실패했고 2022년 6월 2차 발사와 2023년 5월 3차 발사에서는 성능검증 위성과 차세대소형위성 2호를 각각 목표 궤도에 올렸다. 우주청 윤영빈 청장은 “3차 발사 성공에 이어 4차 발사까지 성공하며 누리호의 신뢰성을 높이고 자주적인 국가 우주개발 역량을 다시 한 번 확인하는 계기가 됐다”며 “정부는 2027년까지 누리호를 두 차례 더 발사하고 누리호보다 성능이 향샹된 차세대발사체 개발을 추진해 우주 개발 역량을 더욱 키워나갈 계획”이라고 밝혔다.
이재명 대통령은 11월 27일 오전 공식 누리소통망(SNS)에 올린 글에서 “4차 발사는 민간 기업이 발사체 제작부터 운용까지 전 과정에 참여해 성공을 이끌어낸 첫 사례”라며 “우리 과학기술의 자립을 증명해낸 만큼 미래세대가 더 큰 가능성을 향해 과감히 도전할 수 있는 주춧돌이 되리라 믿는다”고 밝혔다. 아울러 “과학기술로 국민의 삶을 풍요롭게 하고 나아가 대한민국을 글로벌 5대 우주 강국으로 도약시키기 위한 우리의 도전은 계속될 것”이라며 “여러분이 열어갈 빛나는 미래와 무한한 가능성에 아낌없이 투자할 것을 약속드린다”고 강조했다.





이근하 기자