누리호 3단엔진 조기종료 이유는···“ 헬륨탱크 고정 풀린 탓”

사진=연합뉴스 제공

한국형 발사체 누리호(KSLV-II) 1차 발사 때 3단 엔진이 조기에 종료된 원인은 비행 도중 고정장치가 풀려 헬륨탱크가 떨어져 나간 탓이라는 조사 결과가 나왔다.

29일 과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국항공우주연구원(항우연)은 올해 10월 21일 누리호 1차 발사 시 발사체가 예상보다 이르게 비행을 종료해 위성모사체를 궤도에 투입하는 데 실패한 원인을 이렇게 설명했다.

이는 항우연 연구진과 외부 전문가들로 꾸려진 '누리호 발사조사위원회'가 지난 10월 말부터 조사한 끝에 내린 결론이다.

조사위원회는 3단 산화제탱크의 압력이 저하돼 엔진이 일찍 종료됐음을 조사 초기에 확인하고 구체적인 원인 규명에 나섰다.

조사위에 따르면 누리호의 이상 징후는 이륙 36초 후부터 나타났다. 3단 탱크연결 트러스와 위성어댑터 등에서 특이 진동이 계측됐다. 이때 헬륨탱크에서 헬륨이 새 나가기 시작했고 산화제 탱크 기체 압력도 상승했다.

이륙 후 67.6초께는 산화제 탱크의 기체 압력이 떨어졌고, 산화제 탱크 상부 표면 온도가 급격히 낮아졌다.

이륙 후 115.8초에는 헬륨탱크의 압력이 떨어졌으며 3단 산화제 탱크의 기체 압력이 올랐다.

조사위는 비행 중 3단 산화제 탱크 내부에 장착된 헬륨탱크가 하부 고정부에서 이탈한 것이 이런 이상의 원인이라는 결론을 내렸다.

비행 중 헬륨탱크에 가해지는 액체산소의 부력이 상승했고, 이때 고정장치가 풀리면서 헬륨탱크가 하부 고정부에서 떨어져 나간 것으로 추정된다는 것이다.

헬륨탱크 고정 장치 설계 시 비행 중 부력 증가에 대한 고려가 미흡했던 것으로 파악된다고 조사위는 설명했다.

조사위는 이탈된 헬륨탱크가 계속 움직이면서 탱크 배관을 변형시켜 헬륨이 새 나갔으며, 이후 산화제 탱크에서도 균열이 생겨 산화제가 새 나갔다고 덧붙였다.

이렇게 발생한 산화제 누설 탓에 3단 엔진으로 유입되는 산화제 양이 감소하면서 로켓 비행이 조기에 종료됐다고 조사위는 설명했다.

과기정통부와 항우연은 이런 분석에 입각해 누리호의 기술적 보완을 위한 세부 조처를 마련하고 향후 추진 일정을 확정할 계획이다.

아울러 헬륨탱크 고정부와 산화제 탱크 구조 강화 등을 중심으로 기술적 보완 장치를 마련할 계획이다.

조사위 위원장인 최환석 항우연 부원장은 "설계 시 비행 가속 상황에서의 부력 증가를 충분히 고려하지 못했다"며 "향후 철저한 보완을 통해 2차 발사를 준비하겠다"고 말했다.

권현준 과기부 거대공공정책관은 "앞으로 사업추진위원회 및 국가우주실무위원회를 통해 기술적 조치에 따른 향후 추진일정을 확정할 예정"이라고 말했다.