항우연, 누리호 엔진 클러스터링 설계 마무리 돌입...하반기 조립 예정

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항우연, 클러스터링 마무리 작업 75톤급 엔진 조립해 추력 강화

한국형발사체 누리호가 이르면 내년 초부터 조립된다. 내년 하반기에 엔진 성능을 최종 확인하기 위한 '지상 종합 연소 시험'을 거친 후 2021년 발사하는 수순을 밟게 된다.

한국항공우주연구원(원장 임철호)은 최근 추진체(연료·산화제) 탱크와 추진기관 시스템을 비롯해 한국형발사체 누리호의 핵심이 되는 300톤급 클러스터링 엔진 제작을 위한 설계 작업을 마치고 최종 마무리 작업을 실시하고 있다고 24일 밝혔다.

한국형 발사체 누리호 1단의 모습. 항우연은 하나로 합친 거대 추진제 탱크와 네 추진기관 시스템 네 개를 활용하는 방식으로 클러스터링 엔진을 설계했다.
<한국형 발사체 누리호 1단의 모습. 항우연은 하나로 합친 거대 추진제 탱크와 네 추진기관 시스템 네 개를 활용하는 방식으로 클러스터링 엔진을 설계했다.>

클러스터링은 여러 기의 엔진을 하나로 엮어 더 많은 추력을 낼 수 있도록 하는 방식이다. 누리호 1단 엔진은 지난해 11월 시험발사에 성공한 75톤급 엔진 4기를 클러스터링 해 300톤급으로 제작한다.

항우연은 연내 누리호 1단 설계를 마무리하고, 부품을 수급하는 대로 클러스터링 엔진 조립에 나설 예정이다.

추진제 탱크는 직경 3.5m, 길이 6.7m 크기로 설계했다. 엔진 4기에 전달할 추진제를 모두 담을 수 있도록 기존 시험 발사체용보다 훨씬 크지만 시험발사체용 추진제 탱크 4개를 합친 것과 비교하면 무게를 2톤 정도 줄일 수 있다.

탱크와 엔진을 연결하는 '추진기관 시스템'은 네 개로 나눈다. 하나로 합치는 것이 최선이지만 통합 시스템 개발에 걸리는 시간을 줄이기 위해 기존 시험발사 시스템을 그대로 사용할 수 있도록 분리형으로 설계했다.

오승협 한국항공우주연구원 발사체추진기관개발단장
<오승협 한국항공우주연구원 발사체추진기관개발단장>

클러스터링 엔진은 엔진 간 추력 불균형 현상이 생길 수 있고, 열이나 진동이 더 많이 발생하는 문제를 해결하기 위해 세부 시뮬레이션 분석과 예측 평가 결과도 설계에 반영했다.

항우연은 올해 하반기 중에 설계 조정을 마치고 부품을 수급해 클러스터링 엔진 조립에 나설 예정이다. 조립한 클러스터링 엔진은 내년 하반기에 종합 성능 파악을 위한 '지상 종합 연소 시험'을 실시한다.

오승협 항우연 발사체추진기관개발단장은 “2021년 발사 목표를 달성하기 위해 최종 설계에 만전을 기하고 있다”면서 “아직은 큰 문제가 없지만 우주발사체는 언제 어떤 문제가 생길지 모르는 만큼 추호의 빈틈도 생기지 않도록 끝까지 긴장의 끈을 놓지 않을 것”이라고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com