한화가 만드는 차세대 우주 발사체, 6년 후 첫 발사 “달 탐사 시대 돌입”

한화가 개발을 주도하고 있는 차세대 대한민국 우주 발사체가 오는 2030년 첫 비행을 하며 달 탐사의 꿈을 실현한다.

한화는 지난 30여 년 동안 우리나라 우주산업의 성장 과정을 함께 해왔다. 우주 발사체, 위성안테나, 위성 통신, 지구 궤도 관측 시스템 등 개발을 진행 중인 기술 분야 역시 다양하다.
하지만 이번 차세대발사체 사업은 그간의 사업들보다 훨씬 복잡한 과업들이 포함되어 있기 때문에 한화와 항우연의 광범위한 협력이 필요할 뿐만 아니라 고체연료 발사체, 액체연료 엔진, 지구 관측 위성, 탑재체 등 한화의 계열사들이 보유한 각 분야의 전문 지식들이 총동원돼야 한다.

한화는 우리나라의 우주항공 기술 혁신과 밸류체인 생성에 연구와 투자를 지속하며 국가 우주경제 성장에 기여해왔다. 대한민국 우주 발사체의 액체엔진과 연료공급시스템, 터보펌프와 밸브, 추력벡터제어시스템 등 핵심부품 개발에 참여했고, 누리호의 액체연료 엔진의 조립을 책임졌다. 그리고 누리호는 지난해 3차 발사에 성공하며 우리나라의 위성 발사 역량을 전 세계에 입증했다. 하지만 차세대 발사체가 달 착륙까지 성공하려면 탑재 중량과 추력을 누리호 대비 대폭 끌어올려야 한다.
이를 위해 한화는 그동안 쌓아온 연구개발 결과와 보유하고 있는 우주항공 분야의 밸류체인을 차세대발사체 사업에 적극 활용할 예정이다. 특히 차세대발사체 연구가 진행되어 온 한화에어로스페이스의 대전 R&D(연구‧개발) 캠퍼스는 우주 발사체 개발의 전 과정에 걸쳐 기획, 제작, 시험할 수 있는 국내 유일의 연구개발 단지로, 우리나라의 우주산업 역량을 고도화하는 데 중추적인 역할을 맡아왔다.

지난 4월 김승연 한화그룹 회장은 R&D 캠퍼스를 직접 방문해 차세대발사체 사업에 참여하고 있는 연구원들을 격려하며 우리나라의 우주경제를 선도해 줄 것을 당부했다.

발사 과정의 첫 단추라 할 수 있는 1단 엔진은 발사체의 속도, 가속도, 탑재량 등에 큰 영향을 미친다. 누리호의 경우 1단에서 한화의 75t급 엔진 4개를 이용해 300t의 추력을 만들었다. 차세대발사체는 1단에서 100t급 엔진 5개로 500t의 추력을 만들어 탑재 용량을 세 배 늘릴 예정이다. 이처럼 여러 개의 소형 엔진을 묶는 ‘클러스터링’ 기술은 대형 ‘단일 체임버(연소실) 엔진’ 대비 적은 비용으로 더 큰 추력을 만들 수 있다.

강력한 추력을 갖게 된 차세대발사체는 3단 발사체였던 누리호와 달리 2단만으로 원하는 궤도에 진입할 수 있다. 3단 발사체는 1단과 2단 로켓으로 고도를 높인 뒤 몸체를 분리하고, 3단 로켓으로 궤도에 진입하는데, 차세대발사체는 1단만으로 궤도에 진입할 만큼 충분히 고도를 높일 수 있다. 발사체는 분리 단계가 적을수록 설계 복잡성이 낮아져 궤도 진입에 성공할 확률이 높아진다.

비용 측면에서도 훨씬 효율적이다. 발사체의 재활용이 가능하도록 제작될 예정이기 때문이다. 발사체 재활용에는 추력 제어 기술, 재점화 기술, 귀환 비행 시퀀스 등이 활용된다. 또한 현재 알려진 발사체 기술 중 가장 뛰어난 기술로 분류되는 ‘다단 연소 사이클 엔진’ 기술까지 더해 비추력(연료 대비 추력 효율)을 한층 높일 예정이다. 해당 기술은 기존 ‘가스발
생기 식 사이클 엔진’ 기술과 달리 터보펌프를 구동하기 위해 발생된 가스를 발사체 밖으로 버리지 않고 연료와 함께 연소해 효율이 높다.

차세대발사체 사업은 2024년 연구 착수를 시작으로 2030년에 첫 번째 발사, 2032년에 두 번째 발사를 시도합니다. 차세대발사체에 실릴 달 탐사선에는 한화가 개발한 추력기 기술을 적용할 예정이다. 한화는 2022년 궤도 진입에 성공한 국내 최초 달 궤도선 다누리호의 달 궤도 안착용 추력기 개발 경험을 바탕으로, KSLV-III에 탑재할 달 착륙선용 이원추진제 추력기를 항우연과 개발하고 있다. 사업이 진행되는 기간 동안 한화는 다양한 연구개발 투자를 통해 북미와 유럽, 아시아의 경쟁자들과 함께 우주항공 분야의 혁신과 우주 탐사를 추진해 갈 예정이다.

한화는 “전 세계의 경제적, 지정학적 요소들이 끊임없이 변화하고 있는 만큼, 산업의 조화로운 성장을 위해선 민관 협력이 반드시 필요히다”며 “한화는 앞으로도 ‘협력이 만드는 가치’를 기반으로 글로벌 우주경제 속에서 새로운 기회를 발굴하기 위해 계속 노력하겠다”라고 말했다.


채명석 글로벌이코노믹 기자 oricms@g-enews.com