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[헬로디디] 150만km 돌아가고 검은색 옷입고 '다누리' 이모저모

(기사원문)

https://www.hellodd.com/news/articleView.html?idxno=97723


5일 발사돼 4개월 반 동안 항행 달 상공 100km궤도 하루 12회 공전 본체, 탑재체 국산···韓 우주강국 도약

5일 발사되는 대한민국 첫 달 탐사를 위한 궤도선 다누리. 국내 기술로 설계되고 개발되며 한국의 우주기술 위상이 높아졌다.[사진= 한국항공우주연구원]



대한민국이 심우주 탐사의 포문을 연다.

달 탐사를 위한 궤도선 다누리가 5일 오전 8시 8분 미국 케이프 커내버럴에서 스페이스X사의 팰콘9에 실어 우주로 쏘아 올려진다. 다누리는 올해 12월말께 달 궤도에 진입하게 된다. 내년 1월부터 1년간 달 상공 100km의 궤도에서 하루 12회씩 공전하며 탑재체 기술 검증과 달 탐사를 위한 착륙 후보지 탐색, 자기장 측정, 자원 조사 등 임무를 수행한다.

다누리는 본체 설계부터 제작, 탑재체 개발 등 국내 기술로 완성했다. 16년 1월 시작해 22년 12월까지 사업기간으로 약 2367억원 규모의 예산이 투입했다. 우리나라는 자력으로 발사체를 개발하고 발사에 성공한 것에 이어 심우주탐사의 문을 열며 세계 7위의 우주기술 강국으로 위상이 높아지게 됐다.


◆ 온통 검정색 '다누리'


다누리는 온통 검정색이다. 다누리를 보호하기 위한 검은 옷을 가장 바깥층에 입었기 때문이다. 우주는 정지궤도와 심우주탐사에 이르까지 우주 방사선의 영향으로 정전기 충방전 현상에 민감하다. 때문에 궤도선을 보호하는 설계가 필요하다.


우선 정전기로 인해 궤도선 표면에 발생하는 전하를 궤도선 외부로 배출해야 한다. 또 효과적으로 전하를 이동시키기 위해 표면에 다층으로 구성된 다층 박막 단열재를 입히고 가장 바깥층에 전기 전도성 성질이 우수한 재질인 블랙 캡톤층을 추가하게 된다.


다층 박막 단열재는 우주의 급격한 열 변화를 막아주는 역할을 한다. 여기에 추가된 블랙 캡톤은 폴리이미드 재질로 고온, 극저온에서 사용할 수 있다. 이처럼 다층 단열재에 추가된 블랙캡톤으로 다누리 전체가 검정색이 된 것이다.


◆ 다누리의 여정


다누리는 설계부터 임무설계까지 국내 기술로 개발됐다. 추력시스템, 본체, 임무설계, 조립, 시험 등 국내 산학연 기술의 결집체다. 다누리의 총 중량은 678kg, 크기는 발사형상 시 W2.14×L1.82×H2.29(m), 궤도형상 시 W3.18×L6.3×H2.67(m) 규모다. 다누리는 크게 본체와 탑재체로 구성된다. 본체는 탑재체가 기능을 원활히 수행하도록 지원한다. 탑재체는 궤도선에 부여된 고유의 임무를 수행하는 장비다.


탑재체는 국내에서 독자개발한 5종과 미국 NASA의 1종 등 6종이 실렸다. 국내 탑재체는 고해상도카메라(항우연), 광시야편광카메라(천문연), 자기장측정기(경희대), 감마선분광기(지질자원연), 우주인터넷(ETRI) 등이 실려 우주에서 기술을 검증하고 임무를 수행하게 된다. 미국의 아르테미스 미션을 위한 달 극지역 착륙 임무를 사전 검색하는 섀도우캠(NASA)도 같이 간다.


다누리의 여정은 발사 후 40분 경 발사체와 분리된다. 약 45분경 1655km지점에서 달전이 궤적에 진입하게 된다. 발사체 분리후 탑재 컴퓨터는 자동 프로그램이 작동되고 절차에 따라 태양전지판이 전개된다. 이후 51분경 위성체 자세를 태양 쪽으로 변경해 전력 생성을 시작한다.


발사 60분경에는 지구 지상국과 S-Band를 이용한 최초 교신과 달 궤도선 초기 점검을 시작한다. 이후 24시간경에는 고이득 안테나를 전개해 지상국으로 향하도록 하고 X-Band로 통신을 시작한다. 발사 2일 후에는 궤적 수정을 통해 4개월 동안 BLT 궤적을 따라 항행할 수 있도록 오차 보정이 수차례 이뤄진다. 4개월 반 이후 무렵 달 궤도에 진입하고 100km 고도의 임무 궤도에 안착하게 된다.


◆ 4배나 먼길 돌아서


지구에서 달까지 직선거리는 38만4000km. 다누리는 직선으로 가지 않고 '탄도형 달 전이방식(BLT)' 항로로 이동한다. BLT궤도는 156만km로 기존보다 4배정도 먼 거리다. 이런 항행을 선택한 데는 태양, 지구, 달 등의 중력이 균형점을 이뤄 감속을 위한 연료를 소비할 필요가 없다는 강점 때문이다. 연료 사용량을 25%정도 줄이면서 궤도선 전체 무게도 낮출 수 있다.



다누리의 임무는 1년이다. 하지만 연료에 여유가 있는 경우 연장해 운영할 계획이다. 정상운영 종료 6개월 전인 23년 7월 연장 여부를 확정한다.


다누리는 산학연의 합작품이다. 다누리는 6개의 연구기관 뿐만 아니라 산업계 40여개(대기업 6, 중소기업 34), 대학교 13개가 참여했다. 때문에 뉴스페이스를 위한 민간 기업의 참여, 인력 양성에도 기여한 것으로 평가된다.


한편 달 착륙선은 달 궤도선 개발 후속으로 2030년 초까지 1.5톤급으로 개발된다. 자원탐사, 현지자원활용 등 다양한 임무를 수행하게 된다. 정부는 올해 9월 예비타당성 조사를 신청하고 24년 본격 달 착륙선 개발에 착수할 예정이다.


아래는 참여 산업체.

◇본체 ▲한화 ▲큐니온 ▲아이원스 ▲링스컴퓨터 시스템즈 ▲KAI ▲에이엠시스템 ▲티오엠에스 ▲캠틱종합기술원 ▲AP위성 ▲JIT ▲솔탑 ▲MTG ▲이이엠티 ▲웨이브온 ▲비앤씨텍 ▲모루기술

◇본체탑재체 ▲이엘엠

◇탑재체 ▲i3Systems ▲한화시스템 ▲데크항공 ▲그린광학 ▲루미르 ▲샛별 ▲미래기술 ▲인공위성연구소 ▲센서피아 ▲라컴텍 ▲뉴케어

◇심우주지상시스템 ▲SK브로드밴드 ▲케이씨이아이 ▲쎄트렉아이 ▲한컴인스페이스 ▲비온디솔루션 ▲제이아이티솔루션

◇2단계선행(로버, 원자력전지) ▲스페이스솔루션 ▲현대로템 ▲나노퓨어웍스 ▲SE&T ▲씨에스엔지니어링 ▲에이스시스템즈




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