누리호 궤도 안착 못한 이유는..."헬률탱크 고정장치 풀려”

발사조사위 최종 조사결과 발표…"산화제탱크 내부 구조물 충돌로 균열 발생”

지난 10월 발사된 누리호의 ‘위성모사체 궤도 안착’이 실패한 이유가 3단 산화제탱크의 내부에 장착된 헬륨탱크의 고정장치가 풀려서 발생한 것으로 최종 확인했다.

산화제탱크 내부의 구조물 충돌로 균열이 발생해 이 같은 결과로 이어졌다.

과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원(원장 이상률, 이하 항우연)은 누리호 발사조사위원회(이하 조사위)를 통해 지난 10월21일 누리호 1차 발사 시 위성모사체가 궤도에 투입되지 못한 원인에 대해 이같이 설명하면서 그 결과를 29일 발표했다.

누리호 발사 장면 (사진=한국항공우주연구원)

과기정통부는 지난 10월말 항우연 연구진들과 외부전문가 6인이 참여하는 누리호 발사조사위원회를 구성해 총 5회에 걸쳐 조사위를 개최했으며, 이와 함께 항우연 실무연구진들도 내부 회의를 개최하면서 누리호 1차 발사의 기술적 사항을 조사해왔다.

이번 조사는 비행 중 획득한 2천600여개의 텔레메트리 데이터를 기반으로 누리호 비행과정 중 발생한 이상 현상을 찾아내고 그러한 현상을 유발시킨 원인을 밝혀내는 방식으로 진행됐다.

조사위는 조사 초기 단계에 3단 산화제탱크의 압력이 저하돼 엔진이 조기에 종료됐음을 확인한 후 구체적인 원인 규명에 초점을 맞췄다.

그 결과 누리호의 3단 산화제탱크 내부에 장착되어 있는 헬륨탱크의 고정장치 설계 시 비행 중 부력 증가에 대한 고려가 미흡한 것으로 확인됐다.

이로 인해 실제 비행 시 헬륨탱크에 가해지는 액체산소의 부력이 상승할 때 고정장치가 풀려 헬륨탱크가 하부 고정부에서 이탈한 것으로 추정된다.

이후 이탈된 헬륨탱크가 계속 움직이면서 탱크 배관을 변형시켜 헬륨이 누설되기 시작했으며, 산화제탱크의 균열을 발생시켜 산화제가 누설됐다. 이로 인해 3단 엔진으로 유입되는 산화제의 양이 감소하면서 3단 엔진이 조기에 종료되는 결과로 이어진 것으로 나타났다.

3단 산화제탱크 내 고압헬륨탱크 및 배관 배치도

이번 조사를 통해 밝혀진 원인을 기반으로 과기정통부와 항우연은 누리호의 기술적 보완을 위한 세부 조치방안을 마련하고 향후 추진일정을 확정해 나갈 계획이며, 기술적 보완은 헬륨탱크 고정부와 산화제탱크의 구조를 강화하는 것 등을 중심으로 이뤄질 예정이다.

조사위 위원장인 최환석 항우연 부원장은 “설계 시 비행 가속 상황에서의 부력 증가에 대해 충분히 고려하지 못해 국민들의 성원에 부응하지 못한 점을 안타깝고 송구스럽게 생각한다”며 “향후 철저한 보완을 통해 2차 발사를 준비해 나가겠다”고 말했다.

권현준 과기정통부 거대공공정책관은 “지난 10월 발사에서 안타깝게도 궤도에 안착시키지 못했다”며 “앞으로 사업추진위원회와 국가우주실무위원회를 통해 기술적 조치에 따른 향후 추진일정을 확정해 나갈 예정”이라고 말했다.