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나로호가 2013년 1월 30일 16시 발사돼 탑재 인공위성을 궤도에 진입시키는 모든 절차에 성공하면서 우리나라는 세계 11번째 스페이스클럽 국가가 되었습니다.

나로호는 개발 계획이 수립된 2002년 이후 10차례의 발사 연기와 2차례의 실패를 딛고 이번 3차 발사에 성공하며 사업을 마무리 지었습니다.

이번 나로호 3차 발사의 과정을 정리합니다.


■ 두 번의 발사 연기

△ 첫번째 연기

최초 나로호 3차 발사는 2012년 10월 26일로 예정되었습니다.

그러나 발사 당일 07시 30분부터 시작된 연료 주입 준비 작업 중 10시 10분 경 1단부로 연료 공급을 하는 장치가 헬륨가스 공급 압력(220bar)를 견디지 못하고 파손돼 가스가 세면서 절차가 중단되었습니다.

해당 부품은 러시아가 제작한 것으로, 러시아에서 다시 들여와야 함에 따라 나로호는 기립상태에서 다시 눕혀져 조립동으로 이동했습니다.

<관련글>
3차 발사 중단 이유                           http://daedeokvalley.tistory.com/566
3차 발사 중단 공식 발표문 및 1문 1답  http://daedeokvalley.tistory.com/567
3차 발사 중단 원인 분석 결과             http://daedeokvalley.tistory.com/573

 
△ 두번째 연기

나로호 재발사는 2012년 11월 29일로 확정됐습니다.

하지만 발사 당일 최종 15분을 남겨두고 카운트다운이 중단됐습니다.

문제는 우리나라가 담당한 2단부 로켓의 추력방향제어기(TVC)에서 일부 전류의 이상 신호가 발생했기 때문입니다.

이에 따라 나로호는 다시 눕혀져 조립동으로 이동해야 했습니다.

다행이 관련 부품은 우리나라가 다량 확보하고 있어 수리 및 점검은 원활하게 진행되었습니다.

<관련글>
발사 중단 원인과 향후 일정          http://daedeokvalley.tistory.com/576


■ 세번째 도전

△ 나로호 이송

수리와 점검을 모두 마친 나로호는 해를 넘겨 2013년 1월 30일 재발사키로 합니다.

나로호는 2013년 1월 28일 07시 15분 조립동을 떠나 발사대로 옮겨집니다.

이송 완료 시각은 08시 25분입니다.

발사대에 장착된 나로호는 상단부의 온도제어를 위하여 MTU를 이용한 공기 공급을 받습니다.

MTU(Mobile Thermostating Unit)는 이동형 온도제어 장치로, 발사체 1단 및 상단의 온도와 습도 요구 조건에 맞는 공기를 공급하는 시스템입니다.

이어 10시부터는 나로호와 발사대 케이블마스트의 연결 작업이 진행됩니다.



△ 나로호 기립

케이블 마스트 연결을 마친 나로호는 이날 14시 41분 이렉터를 이용해 기립을 시작, 15시 5분 완료하고 발사 대기 상태에 돌입합니다.

 

△ 발사 리허설

한국항공우주연구원은 기립된 나로호의 발사 리허설을 실시, 1월 29일 16시 9분 완료했습니다.

3시간에 걸쳐 리허설 결과를 분석한 결과는 이날 19시 '한·러 비행시험위원회(FTC)'에 보고되었고, 이어 20시에 열린 '나로호 3차 발사 관리위원회'는 특이사항이 없어 익일 나로호 발사가 기술적으로 가능함을 확인했습니다.

 

■ 발사 당일

△ 발사 준비상황

발사 당일인 2013년 1월 30일 11시, '나로호 3차 발사 관리위원회'는 기술적 준비상황, 기상상황, 우주환경상황 등을 종합적으로 검토해 이날 16시 나로호 발사를 최종 결정했습니다.

발사 약 2시간 전인 13시 58분 연료와 산화제 주입을 시작되었습니다.

이어 발사 15분 전인 15시 45분 자동 발사 카운트다운이 실행되었습니다.

그리고 16시 정각 발사에 성공했습니다.

 

<나로호 발사에 대한 교육과학기술부 공식 브리핑 전문>
-2013년 1월 30일 17시 발표-

우리 과학기술인들은 오늘 나로호를 우주로 쏘아 올렸습니다.
오늘 오후 4시 00분에 나로호가 성공적으로 발사되어 발사 540초 후에 나로과학위성을 분리하였고, 각종 자료 분석 결과 나로호가 나로과학위성을 목표궤도에 진입시켜 발사에 성공했다는 것을 공식적으로 말씀드립니다.
궤도에 진입한 나로과학위성과의 최초 교신은 내일 새벽 대전(한국과학기술원 인공위성연구센터)에서 이루어질 예정이며, 위성과의 교신도 반드시 성공할 것으로 기대하고 있습니다.
교신이 확인되는 즉시 국민 여러분께 알려 드리겠습니다.
오늘의 나로호 발사 성공으로 우주강국을 향해 한 단계 더 도약하게 되었습니다.
정부는 오늘의 감격을 힘찬 동력으로 삼아, 한국형 우주발사체를 독자 개발하여 2020년경에는 우리 기술로 우주에 갈 수 있도록 우주개발에 더욱 매진할 계획입니다.
오늘의 발사 성공은 우리 국민 모두의 성공입니다.
두 차례의 발사 실패와 두 번의 발사 연기에도 불구하고  국민 여러분께서 따뜻한 격려와 변함없는 성원을 보내주셨기에 좌절하지 않고 더욱 노력해 3차 발사에 성공할 수 있었습니다.
한 나라의 과학기술이 발전하기 위해서는 국민의 성원과 지지가 얼마나 중요한 지 나로호가 보여주었습니다.
아울러 오랜 시간 동안 수많은 역경을 이겨내고 오로지 발사 성공을 위해 땀과 열정을 아끼지 않고 모든 것을 바친 한국항공우주연구원 여러분께도 아낌없는 감사의 박수를 보냅니다.
또한 나로호 개발과 발사에 참여한 과학기술인과 산업체 기술진 여러분, 그리고 러시아 과학자들께도 감사의 말씀을 드립니다.
학생, 청소년 여러분 대한민국은 세계로, 우주로 뻗어나가고 있음
마음껏 꿈을 펼치시기 바랍니다.


■ 나로과학위성 궤도 정상 진입

 

△ 최초 지상 교신

나로호 발사 후 9분 만인 16시 9분 나로호에서 정상 분리된 나로과학위성은 19시 26분부터 약 10분간 노르웨이 지상군에 비콘(beacon) 신호를 보내며 성공적으로 첫 교신을 했습니다.

비콘신호는 위성에서 주기적으로 지상으로 보내는 고유의 전파신호로, 이를 수신한 것은 곧 나로과학위성이 나로호와 분리 시 계산된 궤도에 정상 진입하였음이 실제로 확인된 것을 의미합니다.

나로과학위성은 위성이 매 궤도마다 북극 지역을 지나기 때문에 노르웨이 지상국과의 협정을 통하여 초기 신호를 주고 받게 됩니다.

△ 국내 지상국과 첫 교신

2013년 1월 31일 03시 28분 KAIST 인공위성센터는 나로과학위성과 최초 교신에 성공합니다.

KAIST 인공위성연구센터는 위성이 궤도에 진입한 후  처음으로 우리나라 상공을 지나는 31일 오전 3시 28분부터 14분간 최초 교신을 시도하여 위성의 현재 상태를 확인하기 위한 초기 명령을 위성으로 전송하고, 위성으로부터 자료를 전송 받아 나로과학위성의 상태가 모두 정상적인 것을 확인하였습니다.

 

 <나로과학위성>

○ 개요
나로과학위성은 앞으로 앞으로 약 한 달간의 초기 운영을 거쳐 1년 간 지구 타원궤도(300×1500km)를 하루에 14바퀴씩 돌며, 탑재된 이온층 관측센서와 우주 방사선량 측정센서로 우주환경을 관측한다. 
또한 탑재된 레이저 반사경으로 나로과학위성의 위성궤도를 정밀 관측할 수 있도록 해주고, 펨토초 레이저, 자세제어용 반작용 휠, 적외선영상센서, 태양전지판과 전개용 힌지 등 우주기초·핵심기술개발사업 등을 개발된 국산기술의 우주환경 검증을 수행하게 된다.

 ○ 사업기간 / 사업비 : '11.2~'13.2 / 20억원

 ○ 주관연구기관 : KAIST 인공위성연구센터

 ○ 주요추진경과
   - 사업착수('11.2), 시스템 요구사항 검토('11.3), 상세설계('11.5), 종합 기능 시험('11.11), 위성체 총조립('12.1), 선적 전 최종점검('12.7), 나로우주센터 이송('12.8), 발사장 시험 및 발사체 접속('12.9~)

 ○ 무게 / 수명 : 100kg / 1년

 ○ 궤도 : 타원궤도(300km × 1,500km) / 경사각 : 80도

 ○ 임무
   - 위성의 궤도진입 확인을 통한 나로호 발사 성공 여부 확인
   - 타원궤도의 장점을 활용할 수 있는 우주환경 관측임무
   - 우주기초?핵심기술개발의 국산화 우주 기술의 검증

 

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  1. 나로호 모형을 만드는데 많은 도움이 되었습니다. ^^
    동영상 자료를 제 블로그로 퍼갑니다. 출처는 밝히겠습니다.

나로호 3차 발사가 2013년 1월 30일로 정해졌습니다.

교육과학기술부는 1월 24일 열린 '나로호 3차 발사 관리위원회'에서 발사준비 상황과 기상예보 등을 고려할 때 이날 발사를 추진하기로 결정했습니다.

발사 예정 시간은 15시 55분부터 19시 30분 까지이며, 정확한 발사 시간은 당일 13시 30에 공개됩니다.

기상청에 따르면 30일 전남지방에는 비나 눈 예보가 없는 상태입니다.

만약 기상상황이 발사 준비에 차질을 줄 것으로 예상되거나, 발사 준비 과정에서 이상이 발생할 경우 최종 발사일은 변경될 수 있습니다.


□ 나로호는
현재 상단과 1단의 결합을 완료하고 상태 점검과 연계 시험 등을 정상적으로 진행 중입니다.

24일에는  발사운용 예행연습(Dry-run)이 실시되고 있습니다.

나로호에 탑재될 나로과학위성은 1월 16일부터 KAIST 인공위성연구센터에서 지상국 운용 리허설을 실시해 위성과의 교신 과정을 점검 중입니다.

나로호는 발사 준비 작업이 정상적으로 진행되면 1월 28일 발사체조립동에서 발사대로 이송되고, 1월 29일 발사리허설을 거친 후, 1월 30일에 발사가 이루어지게 됩니다.


<관련글>

2012년 11월 나로호 발사 중단 원인 http://daedeokvalley.tistory.com/576

 

 

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  1. Angella 2013.01.24 22:17  Addr Edit/Del Reply

    "나로호"가 30일에 발사될 예정이군요.
    이번엔 "나로호 발사"가 성공할거예요.
    KAERI의 멋진 모습을 기대하고 있습니다.

세번째 도전에 나서는 나로호 3차 발사 시간이 29일 오후 4시로 확정됐습니다.

교육과학기술부와 항공우주연구원은 29일 오후 1시 30분 전남 고흥 나로우주센터에서 공식 브리핑을 통해 나로호 발사 시간을 공개했습니다.

교과부는 앞서 오전 11시 발사관리위원회를 열고 기술적 준비가 문제 없이 끝났고, 기상 상황도 발사에 지장 없을 것으로 판단한 바 있습니다.

또 28일 한·러 비행시험위원회(FTC)는 이날 실시된 발사 리허설 분석 결과 특이사항이 없어 나로호 발사가 기술적으로 가능함을 확인했습니다.

이제 남은 절차 중 가장 중요한 것은 나로호 1단에 추진제를 주입하는 작업입니다.

발사가 확정되면 나로호에는 헬륨을 비롯해 케로신, 엑체산소 순으로 연료가 주입됩니다.

특히 발사 2시간 전 영하 183℃의 극저온 엑체산소를 공급하기 위해서는 연료관과 연료탱크를 미리 냉각시켜야 합니다.

이 작업이 끝나면 발사 15분 전부터 자동 카운트다운에 돌입하게 됩니다.

아침까지 짙은 구름이 끼면서 우려가 되었던 기상 상황은 크게 호전되고 있습니다.

29일 오후 1시 30분 현재 전남 고흥 나로우주센터 기상은 오전 내내 두터웠던 구름이 걷히는 중이며, 오후 4시에는 기온 5℃, 풍속은 초속 5m로 예상되고 있습니다.

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교육과학기술부가 26일 오후 3시 전남 고흥 나로우주센터에서 긴급 기자회견을 열었습니다.

지금까지 파악한 바로는 헬륨은 로켓에 가장 먼저 주입돼 로켓의 각종 벨브를 구동시키는 역할과, 연료탱크를 내부를 가압시켜 원활한 작동을 돕는 역할을 하는데, 이날 발사 준비 작업 중 헬륨가스 공급 압력(220bar)를 견디지 못한 고무 실링이 파손됐다고 합니다.

일단 이날 이주호 교육과학기술부 장관과 포포브킨(Popovkin) 러시아 연방우주청장이 환담을 통해 철저하게 준비한 후 발사를 다시 추진하는 것으로 의견을 나눴다고 합니다.

나로호 3차 발사 일정이 크게 늦춰질 전망입니다.

나로호 재발사는 절차 상 카운트를 고려할 때, 이번 이상이 단순 부품 교환으로 처리된다고 가정해도 최소 오는 31일 이후에나 가능합니다.

그러나 다른 주변 부위 점검과 고무 실링 원인 파악 등을 할 경우 발사 시기는 더욱 오래 연기될 수도 있습니다.

26일 오후 3시 현재 나로호는 기립 상태에서 다시 눕혀져 조립동으로 이동 중입니다.

조립동 도착 예정 시간은 이날 오후 7시, 그리고 곧 조사에 착수할 예정입니다.

이날 한·러 기술진이 파악한 결과 나로호 1단부와 발사대를 잇는 연료공급 포트에서 헬륨가스 주입부의 이상이 확인됐습니다.

자세한 결과는 조립동에서 기술적 분석을 거쳐야 합니다.

일단 한국항공우주연구원은 발사체 내부의 문제가 아니고 발사체와 발사대를 연결하는 접촉 부위에서 일어난 현상이기 때문에 그것을 교체하면 될 것으로 판단하고 있습니다. 

<조광래 나로호발사추진단장과의 1문 1답>

 

-손상 부위와 정도는 어떤가?
“나로호에는 산화제와 케로신 포트가 하나씩 있는데, 여기에 헬륨과 질소 공급 배관이 함께 있다. 이 중 헬륨을 공급하는 포트에서 누설이 생겨서 기밀 유지가 안된 것이다. 이 부분은 조립동에서도 누차 점검을 했었고, 오늘 오전 점검에서도 이상이 없었다. 그러다가 엑체 핼륨을 220기압으로 공급하는 과정에 갑자기 압력이 저하됐다. 현장에 접근해서 확인해보니 기밀 유지하는 공급 실링이 손상됐다. 이는 현장에서 작업이 불가능해 조립동으로 이송을 해야 한다.”

-왜 경미하다고 판단하는가?
“우선 발사체 내부의 문제가 아니고, 발사체와 발사대를 연결하는 접촉 부위에서 일어난 현상이기 때문이다. 실링은 접착면의 기밀을 유지하는 것인데, 그것은 교체하면 될 것으로 판단된다. 그러나 실링의 손상 원인을 분석하기 위해 시간이 필요하다. 혹시 알지 못하는 원인으로 파손됐다면 좀 더 구체적으로 조사할 시간이 필요하다.”

-오전에는 발사체의 문제가 아니라고 했는데, 점검은 발사체를 점검한다고? 파손된 부위가 발사체에 붙어있는 것인가?
“문제가 된 부분은 발사체와 지상설비를 연결하는 중간부위로, 이륙하면 분리되면서 발사대로 수거된다. 이번에 가스가 새는 부분은 발사체와 지상설비가 만나는 점이다.”

-언제부터 분석이 가능한가?
“현재 눕혀진 상태로 오늘 오후 7시에 조립동에 도착하면, 늦게부터 점검에 들어갈 것이다.”

-다른 부품에서도 같은 문제가 발생한다면?
“이 부분은 고압에 대비해 이중으로 구성되어 있는데, 이 부분이 터지면서 접합면이 돌출될 수 있다. 같은 여러 종류의 부품을 우리도 여러 개 가지고 있다. 부품의 수급에는 문제는 문제가 없다. 현재는 한 부위가 삐져 나와 있는데, 실제 포트를 열어 봐야 몇개가 터졌는지 알 수 있다.”

-실링 재질은? 이번 조사에는 우리 연구진도 확인이 가능한가?
“실링 재질은 고무다. 실링의 제조는 러시아 측이다. 그러나 이는 일반 산업체 등에서도 많이 사용하는 것이다. 이번 작업은 한국과 러시아 기술진이 같이 수행한다.”

-오전 브리핑 때는 우리나라 연구진 볼 수 없다고 했었는데?
“기술보호 협정에 따라 우리나라 연구진이 접근할 수 없는 것은 엔진이다. 지금 사고가 난 부분은 접촉 가능하다. 처음 보고 때는 상황 파악이 완벽하게 되지 않았었다.”

-러시아 쪽의 점검 부실인가?
“이 물건을 제작한 것은 러시아지만, 실제로는 우리나라 인원과 설비가 함께 작업을 했고, 기밀 실험도 같이 했다. 체크하는 센서도 우리 것이다. 작업을 공동으로 했기 때문에 러시아에 모든 책임이 있다고는 볼 수 없다. 발사 전600단계를 거치는데. 한 단계마다 만족하지 않으면 넘어갈수 없다. 오늘은 240단계 무렵 중단 된 것이다.”

-이번 사고의 원인이 된 헬륨가스의 역할은?
“헬륨은 발사체 내부의 여러가지 벨브를 구동시키고, 또 연료 산화제나 터보펌프 탱크를 가압시켜 펌프가 받는 부담을 줄여주는 역할을 한다. 그래서 로켓에 연료를 주입하는 순서도 헬륨, 케로신, 엑체산소 순이다. 이는 먼저 추진제를 공급하고 나면 상황을 되돌리기 어렵기 때문이다. 때문에 이번 상황에서 추진제는 아예 들어가지 않은 상황이다.”

-헬륨은 넣고 빼어도 문제가 없나?
“로켓 내부의 헬륨 탱크는 비교적 작다. 또 고압탱크 개발 규격 상 사용 횟수도 매우 높다.”

-문제 발견이 10시 1분인데 다시 눕히기 시작한 시간이 늦지 않았나?
“수직상태에서 문제가 발생하면 발사체의 CT를 홀드시켜 기능 정지시키고 문제가 생긴 그 상태에서 관찰을 해야 한다. 또 다른 문제가 있는지도 확인하고 점검을 한다.”

-배관 등 다른 부분에서의 문제 가능성은?
“지금 나타난 현상으로 볼 때 배관엔 문제가 없다. 발사체 요소마다 센서를 설치해 놨는데 특이 현상 없었다.”

-1차 발사 때도 고압탱크 압력 저하가 있었다. 지금과 어떻게 다른가?
“발사체 내부에 있는 헬륨 탱크가 일정 압력을 유지해야 하고, 마지막 발사 15분 전 자동카운트 시작 후 -8초까지 헬륨탱크 규정압력을 유지해야 한다. 1차 발사 때는 이륙 전 헬륨가스 압력을 유지하면서 엔진 구동에 따라 소모되는 양을 이륙 직전까지 보충했는데, 이 때 일시적으로 220bar가 유지되지 않아서 스톱됐다.”

-당시 나로호관리위원회가 열리고 있었나?
“이날 오전 10시경 열려서 회의를 하던 중에 연락을 받았다.”

-31일 발사 가능성?
“지금 정확한 원인이 밝혀지지 않았기 때문에 단정적으로 말하기 어렵다. 또 모 언론에서 나로호는 겨울에 발사가 안된다고 했는데, 나로호가 사용하는 액체산소 온도가 영하 183℃도다. 겨울에 못 쏠 이유가 없다.”

-나로호관리위원회 일정은?
“이는 정부에서 결정할 일이다. 지금 상황으로 보면 내일중 한러 기술시험위원회가 열리지만, 나로호관리위원회는 열리기 어렵다. 일단 조립동으로 들어가면 그 때부터 카운터를 다시 해야 한다.”


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<한국항공우주연구원 제공>

나로호 3차 발사가 오는 10월로 확정됐습니다.

교육과학기술부는 19일 제5차 ‘국가우주위원회’를 열고 한국항공우주연구원이 제출한 ‘나로호 3차 발사 계획서’에 대해 원안대로 심의·의결했습니다.

그동안 한국항공우주연구원은 지난 나로호 1, 2차 발사 실패 원인을 분석해 나로호 상단부의 보완 조치를 완료했습니다.

또 지난 5일 이송준비 검토회의를 갖고 나로호 상단부를 전남 고흥 나로우주센터로 이송하기 위한 최종 점검을 완료한 상태입니다.

나로우주센터의 발사대 시스템은 지난 5월부터 성능확인 시험을 수행 중입니다.

아래 사진은 지난 1차 발사 때 한 쪽 덮개가 전개되지 않았던 것을 보완한 페어링 분리 시험입니다.

<한국항공우주연구원 제공>

■ 이번 나로호 3차 발사에 탑재되는 위성은 '검증위성'입니다.

원래 나로호 실릴 위성은 과학기술위성 2호로, 만약의 경우에 대비해 동일한 규격의 2A호와 2B호가 함께 제작됐습니다.

그러나 두 차례의 발사 실패로 모두 사라졌고, 이후 3차 발사 준비까지 동일한 위성을 다시 만들 시간이 부족해 약간의 기능이 축소된 검증위성을 싣게 된 것입니다.

하지만 성능은 당초 계획된 과학기술위성 2호와 대부분 동일하다고 합니다.

현재 이 위성은 KAIST 인공위성연구센터에서 최종 조립을 마치고 성능 검증작업이 진행 중입니다.

<한국항공우주연구원 제공>

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