핵심은 ‘발사 능력’ 고도화…군집위성·정밀 분리가 관건 [누리호 5차 발사]

네온샛 5기 35~40초 간격 순차 분리

저충격 위성분리장치 첫 적용

2027년까지 10기 군집 완성

한반도 하루 3회 이상 촬영 목표

5차 발사를 앞두고 전남 고흥 항우연 나로우주센터 위성시험동에서 연구진이 누리호 1·2단과 3단 결합 작업을 하는 모습. ⓒ한국항공우주연구원

7일 예정한 누리호 5차 발사에서 가장 주목해야 할 대목은 로켓이 하늘로 올라가는 순간이 아니다. 진짜 승부처는 그 이후다. 한 발사체에 실린 15기의 위성을 정해진 궤도에 정확히 투입하고, 서로 충돌하지 않도록 순차적으로 분리하는 고난도 임무가 핵심이다.

우주항공청(청장 오태석)에 따르면 이번 누리호 5차 발사에는 초소형군집위성 ‘네온샛’ 2~6호 5기와 큐브위성 10기 등 모두 15기의 위성을 탑재한다. 누리호가 한 번의 발사로 운반하는 위성 수로는 역대 최다다. 동일한 임무를 수행하는 초소형군집위성 5기를 한꺼번에 발사하는 것은 국내 최초다.

네온샛은 한 기당 100㎏ 미만 초소형위성이다. 흑백 1m급, 컬러 4m급 해상도의 전자광학카메라를 탑재해 지상의 영상을 촬영한다. 촬영 영상은 국가안보뿐 아니라 산불과 홍수 등 재난·재해 대응에도 활용할 예정이다.

이번 발사는 단순히 위성을 우주에 올리는 것을 넘어 국내 위성의 양산과 군집 운용 능력을 검증하는 임무이기도 하다.

핵심은 ‘5기를 올리는 것’에서 끝나지 않는다. 누리호는 네온샛 5기를 일정한 간격으로 순차 분리해야 한다. 우주항공청은 위성 간 충돌을 방지하기 위해 각각의 위성을 35~40초 간격으로 분리하고 서로 다른 방향을 향하도록 하는 방식을 적용할 계획이다. 위성 분리 과정에서 발생하는 충격을 줄이기 위한 저충격 위성분리장치도 이번 5차 발사에 새롭게 적용한다.

이는 1차부터 4차까지 발사와 비교해 이번 임무가 갖는 가장 큰 차이점 가운데 하나다.

초기 누리호 발사의 핵심은 발사체 자체의 성능을 입증하는 데 있었다. 1차 발사에서는 위성모사체를 목표 궤도에 올려놓는 과정에서 문제가 발생했다. 2차 발사에서는 성능검증위성을 목표 궤도에 투입하며 기술적 성공을 거뒀다.

3차부터는 실용급 위성을 싣기 시작했다. 4차에서는 차세대중형위성 3호와 12기의 큐브위성을 성공적으로 분리했다.

5차에서는 한발 더 나아간다. 여러 위성을 하나의 발사체에 싣고 각각의 위성을 원하는 방식으로 분리하는 ‘다중위성 발사’를 수행한다. 로켓의 비행 성공뿐 아니라 위성이라는 고객 요구를 얼마나 정밀하게 성공하느냐가 관건이다.

전남 고흥 나로우주센터에서 누리호 4호기가 발사되고 있다. ⓒ한국항공우주연구원

과거와 달리 낮 시간대 발사하는 것도 눈여겨볼 만하다. 현재 발사 예정 시간은 낮 12시 23분부터 13시 23분 사이로 예정했다. 다만 실제 발사 시각은 발사 당일 기상과 우주환경 등을 종합적으로 고려해 최종 결정된다.

이번 5차 발사는 내년 예정한 6차 발사와 연결된다. 우주항공청은 이번 5차 발사에서 네온샛 2~6호 5기를 올린 뒤 2027년 6차 발사에서 7~11호 가운데 5기를 추가로 올려 모두 10기의 군집위성을 완성할 계획이다.

두 차례 발사가 계획대로 이뤄지면 네온샛은 두 개의 궤도면에 배치돼 군집으로 운용된다. 이를 통해 한반도를 하루 3회 이상 촬영하고 같은 지역을 24시간 안에 다시 촬영하는 능력을 확보한다는 목표다.

결국 5차 발사에서 주목할 것은 단순한 ‘성공·실패’의 이분법이 아니다.

먼저 누리호가 15기의 위성을 싣고 계획된 비행 절차를 정상적으로 수행하는지가 중요하다. 다음으로 네온샛 5기가 계획된 순서와 간격으로 안정적으로 분리되는지다 지켜봐야 한다. 끝으로 발사 이후 각각의 위성이 정상적으로 교신하고 임무에 들어갈 수 있느냐가 성공 여부를 결정한다.

이번 발사에서는 민간기업 역할이 한층 강화된다. 민간 역할 강화는 누리호 고도화사업 궁극적인 목표 중 하나다. 반복 발사를 통한 발사체 신뢰성 확보와 기술이전을 통한 민간 우주산업 생태계 육성, 즉 뉴스페이스 시대는 우주항공청의 사명 중 하나다.

결국 7일 ‘카운트다운’에서 봐야 할 장면은 누리호가 발사대를 떠나는 순간 하나가 아니다. 1·2·3단의 정상적인 비행, 위성의 정확한 분리, 네온샛 5기의 군집위성 임무 개시, 그리고 그 뒤에 이어질 6차 발사까지. 누리호의 다섯 번째 도전은 한국 우주산업이 ‘발사 성공’이라는 기술적 성과를 넘어 실제 우주 서비스를 제공하는 단계로 진입할 수 있는지를 가늠하는 시험대가 될 것으로 보인다.