한국 첫 달 궤도선 ‘다누리’ 이송…다음 달 3일 발사

미 플로리다주 케이프캐너배럴 우주군 기지로…스페이스X 로켓 탑재 예정

한국 첫 달 궤도선 ‘다누리’ 비행 경로

다누리는 지구에서 발사된 뒤 4개월 반에 걸쳐 지구와 태양, 달의 중력을 이용해 비행한다. 과학기술정보통신부 제공

점검 중인 달 궤도선 ‘다누리’

한국항공우주연구원 연구진이 지난 5월31일 한국의 첫 달 궤도선을 대전 한국항공우주연구원에서 점검하고 있다. 항공우주연구원 제공

한국의 사상 첫 달 궤도선인 ‘다누리’를 미국 발사장에서 쏘기 위한 이송 작업이 시작됐다. 달 표면 자원 탐사 등 임무를 띤 다누리는 다음 달 3일 스페이스X의 로켓에 실려 발사된다. 앞서 국내 기술로 첫 성공한 누리호 발사에 이어, 이번에는 다누리 성공으로 세계 7번째 달 탐사 국가가 될지도 주목된다.

과학기술정보통신부는 5일 오전 10시 다누리를 대전 소재 한국항공우주연구원에서 출발시켜 인천국제공항으로 이송했다고 밝혔다. 다누리는 온도와 습도 등이 일정하게 유지되고, 충격도 흡수하는 특수 컨테이너에 실렸다.

혹시 있을지 모를 기계적인 손상을 막기 위해 특수 컨테이너를 실은 차량은 안정적으로 저속 주행을 했다. 고속도로에서도 시속 50㎞ 이하를 유지했다. 이 때문에 3시간이면 주파할 수 있는 약 200㎞ 거리를 몇 시간 더 걸려 도착한 것으로 알려졌다.

다누리는 6일 새벽 비행기에 실려 인천국제공항을 떠난 뒤 미국 올랜도 국제공항으로 옮겨진다. 그 뒤 다시 특수 컨테이너에 실려 육로를 통해 오는 7일 발사장이 있는 미국 플로리다주 케이프캐너배럴 우주군 기지에 도착할 예정이다.

다누리는 발사장에서 상태 점검과 연료 주입, 발사체 결합 등을 거친 뒤 다음 달 3일 오전 8시24분(한국 시간) 미국 민간우주기업 스페이스X가 제작한 ‘팰컨9’ 발사체에 실려 우주로 쏘아올려진다.

지구서 155만㎞ 날아간 뒤 부메랑처럼 돌아와

다누리는 발사 뒤 4개월 반동안 지구에서 155만㎞ 떨어진 지점까지 날아갔다가 부메랑처럼 지구 방향으로 돌아온다.

다누리는 탄도형 달 전이방식(BLT)’이라고 하는 비행술을 쓴다. 지구와 태양, 달의 중력을 이용해 목적지에 다다르는 방법이다. 단 며칠 만에 달로 바로 날아가는 방법보다 비행 기간은 길어지지만, 연료 소모량은 25% 줄일 수 있다.

BLT 방식으로 달에 접근하는 건 예상보다 늘어난 다누리의 중량 때문이다. 애초 목표 중량은 550㎏이었지만, 실제 중량은 678㎏이 됐다. 이 때문에 연료 소모가 많아지면서 연료를 최대한 아낄 수 있는 비행 경로를 선택한 것이다.

가로 2.14ｍ, 세로 1.82ｍ, 높이 2.19ｍ인 다누리는 내년 1월부터 12월까지 관측 임무에 들어간다. 달 궤도 100㎞를 원형으로 돌면서 모두 6개의 장비를 가동한다.

달 궤도선 ‘다누리’ 에 탑재되는 관측 장비 6개

자료 : 과학기술정보통신부

이 장비들 가운데 한국 연구진이 만든 건 5개다. 달 생성 원인을 연구하기 위한 ‘자기장 측정기’(경희대), 달 표면 입자 연구를 위한 ‘광시야 편광 카메라’(한국천문연구원), 향후 달 착륙선이 내릴 후보지를 탐색하기 위한 ‘고해상도 카메라’(한국항공우주연구원), 달 표면에서 자원을 탐사하기 위한 ‘감마선 분광기’(한국지질자원연구원), 심우주 통신를 위한 ‘우주인터넷 탑재체’(한국전자통신연구원) 등이다.

나머지 1개는 미국 항공우주국(NASA)이 만든 장비다. 달 극지방의 그늘에서 얼음 상태의 물을 찾기 위한 ‘영구음영지역 카메라’가 실린다. 달에 사람이 상주하는 기지를 짓기 위한 아르테미스 계획을 추진 중인 미국은 물을 달에서 조달하기 위한 연구를 지속하고 있다.

항공우주연구원은 다누리 임무 기간의 중간 시점인 내년 6월을 전후해 남은 연료를 계산한 뒤 임무를 연장할지 결정할 계획이다. 연료가 완전히 바닥이 난 뒤에 달 주변을 일정 기간 공전하다가 달 표면에 충돌할 것으로 보인다.

2031년에는 국산 로켓으로 달 착륙선 발사 가능성

다누리 발사는 한국 우주개발사에서 중요한 의미가 있다. 지구 궤도를 벗어나 다른 천체로 보내는 한국의 첫 탐사용 인공위성이기 때문이다.

현재까지 달에 착륙선이나 궤도선을 보내는 데 성공한 건 미국과 구소련, 중국, 일본, 유럽연합(EU), 인도다. 한국이 달 궤도선을 성공적으로 달에 보낸다면 세계 7번째 달 탐사 국가가 되는 것이다.

한국의 달 궤도선이 이번에는 미국의 스페이스X 로켓에 실려 발사되지만, 향후에는 자체 기술로 가능할 수도 있다는 기대도 나온다.

과학기술정보통신부가 지난달 21일 발사에 성공한 누리호의 후속 사업으로 차세대 발사체 개발 사업에 대한 예비타당성조사를 지난 5월 시작했기 때문이다.

차세대 발사체 사업에는 내년부터 2031년까지 총 1조9330억원이 투입될 계획이다. 차세대 발사체는 액체산소와 등유(케로신)에서 추진력을 얻는 2단형이다.

지구 중력을 뿌리치기 위한 핵심 역할을 하는 1단 엔진은 100t급 ‘다단연소사이클’ 방식의 액체엔진 5기를 한 다발로 묶어 구성된다. 이렇게 해서 총 추력 500t을 뿜어낸다. 이에 비해 현재 누리호는 75t급 액체엔진 4기를 묶어 300t의 추력을 낸다. 힘 차이가 크게 나는 것이다.

만약 차세대 발사체 사업이 예타를 통과해 현실화한다면 한국은 이 차세대 발사체로 달에 착륙선을 보낼 수 있는 길이 열린다.

달로 가는 궤도에는 1.8t, 화성으로 가는 궤도에는 1t 중량의 물체를 띄워 보낼 수 있다. 과기정통부는 차세대 발사체로 2030년에 달 착륙 검증선을 쏴 성능을 확인하고, 2031년 달 착륙선을 발사한다는 목표를 제시했다.