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“자세제어용 로켓의 추진시간을 다시 계산해 봅시다. 이 부분이 제일 중요하니 꼼꼼하게 봐야 합니다.”
3월 초순 항공우주연구원 본관 9층 가상 시뮬레이션 실험실. 대형 화면에 달 탐사선 이 달 표면을 스치듯 날아갔다. 한국형 달탐사선을 컴퓨터 그래픽으로 만들어 가상현실에서 반복 실험을 하고 있는 것이다. 달 탐사 계획이 예정 보다 5년 앞당겨지면서 이 계획을 맡고 있는 항우연 달탐사기반연구팀은 요즘 기본 설계 작업과 시뮬레이션 실험에 한창이다.
가상현실에서는 이미 달착륙 ‘성공’
연구팀은 2012년 12월, 전남 고흥군 항공센터에서 가상 달착륙 실험에 성공한 적이 있다. 인공적으로 만든 달 환경에서 탐사선의 추진장치에 실제로 불을 붙여 추진력을 확인하는 것이 목적이었다. 로켓에 불은 붙였지만 실제로 비행은 하지 않았다.
연구진은 이때 얻은 실험수치를 바탕으로 요즘 달 탐사선이 우주에서 어떻게 움직일지 대용량 컴퓨터를 이용해 검증하고 있다. 달과 지구의 인력, 우주선의 속도와 질량을 감안해 달 탐사선이 어떻게 움직여야 임무를 완수할지 계산하는 것이다.
달 탐사선은 지구에서 원격으로 조종해야 하기 때문에, 우주공간에서 예상치 못한 문제가 생기면 수리할 방법이 없다. 이 때문에 연구진은 모니터 화면을 몇 번이고 되돌려 보며 데이터를 비교해 완벽을 기하고 있다.
그렇다고 연구진이 가상 시뮬레이션 훈련만 하고 있는 것은 아니다. 실제로 달 탐사선 모형을 제작해 다양한 실험을 하고 있다. 지난해 진행된 실험도 마찬가지다. 연구팀은 당시 달 궤도선과 착륙선의 추력성능과 착륙제어성능을 점검했다. 당시 실험은 나로호 상단 고체로켓모터의 연소시험에 쓴 시설과 장비를 재활용했다. 컴퓨터로 구현한 달 상황과 비교하면서 달 탐사선 시험모델의 추력 방향과 힘의 크기를 조절하는 방식이었다.
연구팀은 이 실험에서 자체 제작한 달 탐사선 시험모델에 20kg의 힘을 내는 소형 로켓 5개를 설치했다. 여기에 500g의 힘을 내는 자세제어용 추력기, 밸브제어장치, 착륙제어 컴퓨터 등을 설치해 원격으로 추진력과 착륙 방향을 조종할 수 있도록 했다. 이 정도 힘은 지구 중력의 6분의 1인 달에서 600kg 정도의 물체를 착륙시킬 수 있다. 모형 착륙선은 철골에 고정돼 실제로는 움직이지 못했지만 가상현실 착륙과정에 꼭 맞춰 필요한 로켓을, 필요한 시간에 정확하게 분사하는 데는 성공했다.
연구팀은 또 달 중력에 맞춰 무게를 6분의 1로 줄인 착륙선을 만들고, 이 착륙선에 설치할 착륙용 다리 역시 제작해 실험 중이다. 모형 탐사선을 높은 곳에서 떨어뜨리는 충격흡수 실험이다. 탐사선의 착륙용 다리는 내부를 벌집 구조로 만드는데, 내부 구조가 부서지면서 내려앉아 탐사선이 받는 충격을 줄인다.
3월 초순 항공우주연구원 본관 9층 가상 시뮬레이션 실험실. 대형 화면에 달 탐사선 이 달 표면을 스치듯 날아갔다. 한국형 달탐사선을 컴퓨터 그래픽으로 만들어 가상현실에서 반복 실험을 하고 있는 것이다. 달 탐사 계획이 예정 보다 5년 앞당겨지면서 이 계획을 맡고 있는 항우연 달탐사기반연구팀은 요즘 기본 설계 작업과 시뮬레이션 실험에 한창이다.
가상현실에서는 이미 달착륙 ‘성공’
연구팀은 2012년 12월, 전남 고흥군 항공센터에서 가상 달착륙 실험에 성공한 적이 있다. 인공적으로 만든 달 환경에서 탐사선의 추진장치에 실제로 불을 붙여 추진력을 확인하는 것이 목적이었다. 로켓에 불은 붙였지만 실제로 비행은 하지 않았다.
연구진은 이때 얻은 실험수치를 바탕으로 요즘 달 탐사선이 우주에서 어떻게 움직일지 대용량 컴퓨터를 이용해 검증하고 있다. 달과 지구의 인력, 우주선의 속도와 질량을 감안해 달 탐사선이 어떻게 움직여야 임무를 완수할지 계산하는 것이다.
달 탐사선은 지구에서 원격으로 조종해야 하기 때문에, 우주공간에서 예상치 못한 문제가 생기면 수리할 방법이 없다. 이 때문에 연구진은 모니터 화면을 몇 번이고 되돌려 보며 데이터를 비교해 완벽을 기하고 있다.
그렇다고 연구진이 가상 시뮬레이션 훈련만 하고 있는 것은 아니다. 실제로 달 탐사선 모형을 제작해 다양한 실험을 하고 있다. 지난해 진행된 실험도 마찬가지다. 연구팀은 당시 달 궤도선과 착륙선의 추력성능과 착륙제어성능을 점검했다. 당시 실험은 나로호 상단 고체로켓모터의 연소시험에 쓴 시설과 장비를 재활용했다. 컴퓨터로 구현한 달 상황과 비교하면서 달 탐사선 시험모델의 추력 방향과 힘의 크기를 조절하는 방식이었다.
연구팀은 이 실험에서 자체 제작한 달 탐사선 시험모델에 20kg의 힘을 내는 소형 로켓 5개를 설치했다. 여기에 500g의 힘을 내는 자세제어용 추력기, 밸브제어장치, 착륙제어 컴퓨터 등을 설치해 원격으로 추진력과 착륙 방향을 조종할 수 있도록 했다. 이 정도 힘은 지구 중력의 6분의 1인 달에서 600kg 정도의 물체를 착륙시킬 수 있다. 모형 착륙선은 철골에 고정돼 실제로는 움직이지 못했지만 가상현실 착륙과정에 꼭 맞춰 필요한 로켓을, 필요한 시간에 정확하게 분사하는 데는 성공했다.
연구팀은 또 달 중력에 맞춰 무게를 6분의 1로 줄인 착륙선을 만들고, 이 착륙선에 설치할 착륙용 다리 역시 제작해 실험 중이다. 모형 탐사선을 높은 곳에서 떨어뜨리는 충격흡수 실험이다. 탐사선의 착륙용 다리는 내부를 벌집 구조로 만드는데, 내부 구조가 부서지면서 내려앉아 탐사선이 받는 충격을 줄인다.
액체연료가 좋을까 고체연료가 좋을까
우리나라는 먼저 달 주위를 도는 궤도선을 쏘아 올리고, 그 이후 달 표면에 내려앉는 착륙선을 발사할 계획이다.
현재 달탐사기반연구팀은 두 종류의 착륙선을 개발하고 있다. 액체연료를 쓰는 ‘A형’과 고체연료를 쓰는 ‘B형’ 모델이다. 액체연료 모델은 실험장비를 더 많이 보낼 수 있지만 제어 기술을 새로 개발해야 한다. 고체연료 모델은 나로호 2단과 유사한 소형 고체 킥모터를 쓰는데, 개발은 쉽지만 착륙선이 작아 탐사장비를 많이 싣지 못한다.
달 탐사선에 실릴 우주탐사 장비는 아직 미정이다. 현재 국내 여러 대학이나 정부출연연구기관 여러 곳에서 개발하고 있다. 소형 탐사장비를 각 연구팀이 개발해 오면, 이 중 완성도와 과학적 가치가 높은 것을 몇 종류 골라 탐사선과 착륙선에 싣는다.
기본 설계에 따르면 궤도선은 높이 1.5m, 너비 1.6m 정도로 나로호에 실려 우주로 나간 ‘나로과학위성’보다 50% 정도 크다. 우주에서 태양전지판을 모두 펼치면 너비 8.1m 정도가 될 것으로 보인다. 착륙선의 경우 A형은 높이 1.35m, 너비 1m, B형은 높이와 너비가 각각 0.98m, 0.94m로 더 작다. 고체연료를 쓰는 B형은 아래쪽에 1.2m 정도 길이의 킥모터 엔진을 붙이고 있다. 무게는 궤도선이나 착륙선 모두 아직 미정이지만 550kg은 넘지 않는다. 주광혁 팀장은 “박근혜 대통령이 달 탐사 기한을 앞당기겠다고 선언한 만큼 기한이 앞당겨지기를 기대하고 있다”며 “2020년까지는 순수 국내 기술로 만든 달착륙선을 완성해 보일 것”이라고 자신감을 내비쳤다.
우리나라는 먼저 달 주위를 도는 궤도선을 쏘아 올리고, 그 이후 달 표면에 내려앉는 착륙선을 발사할 계획이다.
현재 달탐사기반연구팀은 두 종류의 착륙선을 개발하고 있다. 액체연료를 쓰는 ‘A형’과 고체연료를 쓰는 ‘B형’ 모델이다. 액체연료 모델은 실험장비를 더 많이 보낼 수 있지만 제어 기술을 새로 개발해야 한다. 고체연료 모델은 나로호 2단과 유사한 소형 고체 킥모터를 쓰는데, 개발은 쉽지만 착륙선이 작아 탐사장비를 많이 싣지 못한다.
달 탐사선에 실릴 우주탐사 장비는 아직 미정이다. 현재 국내 여러 대학이나 정부출연연구기관 여러 곳에서 개발하고 있다. 소형 탐사장비를 각 연구팀이 개발해 오면, 이 중 완성도와 과학적 가치가 높은 것을 몇 종류 골라 탐사선과 착륙선에 싣는다.
기본 설계에 따르면 궤도선은 높이 1.5m, 너비 1.6m 정도로 나로호에 실려 우주로 나간 ‘나로과학위성’보다 50% 정도 크다. 우주에서 태양전지판을 모두 펼치면 너비 8.1m 정도가 될 것으로 보인다. 착륙선의 경우 A형은 높이 1.35m, 너비 1m, B형은 높이와 너비가 각각 0.98m, 0.94m로 더 작다. 고체연료를 쓰는 B형은 아래쪽에 1.2m 정도 길이의 킥모터 엔진을 붙이고 있다. 무게는 궤도선이나 착륙선 모두 아직 미정이지만 550kg은 넘지 않는다. 주광혁 팀장은 “박근혜 대통령이 달 탐사 기한을 앞당기겠다고 선언한 만큼 기한이 앞당겨지기를 기대하고 있다”며 “2020년까지는 순수 국내 기술로 만든 달착륙선을 완성해 보일 것”이라고 자신감을 내비쳤다.
