문제가 된 '페어링'은?

25일 발사된 우리나라 첫 우주발사체 '나로호(KSLV-1)'가 과학기술위성 2호를 목표 궤도에 진입시키지 못한 이유가 위성 보호 덮개인 페어링 이상으로 밝혀짐에 따라 '페어링'에 대해 관심이 집중되고 있다.

◆'페러링'은 무엇?

페어링은 발사체 2단의 최상단에 위치하는 보호 덮개로 대기권 통과시 위성체와 내부 전자기기들을 보호하는 역할을 한다. 이 페어링은 발사 3분 35초 후 발사장에서 245km 떨어진 고도 177km에서 양쪽이 분리돼 해상에 떨어져야 한다. 한국항공우주연구원에 따르면 페어링과 1단이 떨어지는 지점은 필리핀에서 500km 떨어진 태평양 해상이 된다.

발사체는 페어링 한쌍을 분리하고 이어 1단을 분리해 2단 엔진인 킥모터로 목표 궤도에 진입한 후 위성을 분리시킨다.

하지만 이번 나로호 발사에서는 215초 후 페어링이 한쪽만 분리돼 나머지 한쪽은 위성이 분리되는 540초까지 발사체 상단에 붙어 있었다. 결국 나로호는 위성 무게의 4배에 가까운 페어링 때문에 자세제어를 하지 못했고 목표궤도에 진입하는 데 실패했다.

◆페어링으로 인한 발사 실패 12.6%


한국항공우주연구원(원장 이주진)에 따르면 1957년부터 2003년까지의 비행실패 사례를 분석한 결과 단 분리 및 페어링 분리 메커니즘 등과 관련한 발사 실패 비중은 12.6%다. 비행 실패 원인 중 가장 큰 비중을 차지하는 것은 추진시스템 관련 문제로 66.2%에 달한다. 그 다음으로 주요한 실패 원인이 1, 2단 및 페어링 분리 문제인 것이다.

대표적인 사례로 지난 2월 24일 미국 항공우주국(NASA)의 '탄소관측 위성'을 탑재한 '토러스 XL'이 페어링 분리 실패로 대기권에 진입돼 연소되고 나머지 잔해는 남극 근처 태평양에 떨어졌다. 미국은 1999년 아티나 발사체, 1970년 아틀라스 발사체, 같은 해 유로파 발사체, 1964년 아틀라스 발사체에서도 페어링 이상으로 인한 실패를 경험했다.

또 1981년 우크라이나 찌클론 발사체,1973년 프랑스 디아망 발사체, 1969년 러시아 프로톤 발사체, 1964년 러시아 코스모스2 발사체도 페어링 때문에 실패한 경우다.

◆페어링 개발 항우연과 국내 업체가 주도


페어링을 포함한 발사체 2단은 국내 독자 기술력으로 개발됐다. 개발은 한국항공우주연구원과 두원중공업이 주도한 것으로 알려졌다. 두원중공업은 우주개발 사업이 시작된 1990년대 초부터 항우연과 함께 발사체 기체 구조와 인공위성 열제어계 장비 개발에 나서 로켓 기체 제작 노하우를 축적해 왔다.

두원 측은 2004년부터 항우연과 함께 나로호 상단의 페어링 개발에 참여한 것으로 전해졌다. 하지만 두원중공업이 상단의 구조 개발에는 참여했지만 현재 페어링이 분리되지 않은 이유가 명확히 밝혀지지 않은 만큼 책임 소재를 따질 수는 없다는 지적이 많다. 페어링 동작과 관련해 개발에 참여한 다른 업체도 있으며 외부환경이나 다른 요인에 의해 페어링 분리에 문제가 발생했을 수도 있기 때문이다. 결국 보다 정확한 내용은 진행 중인 조사 결과가 나와야 알 수 있는 상황이다.

항우연에 따르면 페어링을 포함한 나로호 2단은 지난 2007년 개발이 완료돼 수차례 시험을 거쳤다. 여기에는 페어링 분리 시험도 포함돼 있었다. 또한 지난해에는 상단 인증모델에 대한 종합 운용시험을 수행하고 실제 발사 모델 총조립 및 시험검증이 완료됐다. 이 과정에서도 페어링 분리 시험은 계속 진행돼 왔다. 수차례 진행한 페어링 분리 시험에에도 불구하고 정작 문제점은 발견하지 못했다는 비판도 제기될 수 있는 상황인 것이다.

나로우주센터(고흥)=김철현 기자 kch@asiae.co.kr