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역사

소형 위성

한국은 1992년 8월 11일 실험용 과학위성인 우리별1호를 처음으로 발사함으로써 우주탐사의 첫 발을 내디뎠다. 우리별1호는 한국 최초의 국적위성으로 KAIST(Korea Advanced Institute of Science and Technology) 인공위성연구센터가 1989년부터 3년간 영국 서리대학교와 위성개발 및 인력 양성을 위한 교육 프로그램을 통해 개발되었다. 이어 1993년 9월 26일 우리별2호를, 1999년 5월 26일에는 우리별3호를 성공적으로 발사하여 운용 중에 있다. 2003년에는 ‘우리별4호’격인 과학기술위성1호가 발사되었다. 과학기술위성1호는 KAIST 인공위성연구센터가 4번째로 개발한 소형 과학위성으로, 국내 첫 천문우주과학 실험용 위성이다.

방송통신위성

한편 방송통신위성의 수요가 급증하면서 한국은 1995년 8월 최초의 상용방송통신 위성을 발사하였다. 이로써 한국은 세계에서 22번째로 상용위성을 보유한 나라가 되었다. 무궁화2호기는 1996년 1월에 성공적으로 발사하여 현재 1호기와 같은 정지궤도의 위치에서 운용 중이다. 1999년 9월 5일 성공적으로 발사된 무궁화3호기는 1, 2호기와는 달리 한반도뿐만 아니라 동아시아 일대를 커버할 수 있는 대용량의 방송통신위성이다. 2006년 8월 22일 하와이 남쪽 태평양 공해상에서 발사된 무궁화5호는 민·군공용 통신위성으로, 한국 최초의 군용 통신위성이다. 무궁화5호는 수명을 다한 무궁화위성 2호의 서비스도 이어받았다

다목적 실용위성

1999년 12월 21일 한국항공우주연구원한국항공우주연구원(KARI, Korea Aerospace Research Institute)은 미국의 TRW사와 공동개발한 우리나라 최초의 실용급 지구관측위성인 다목적 실용위성 아리랑1호를 성공적으로 발사하였다. 지상에서 6.6m의 해상도를 갖는 전자광학카메라와 해양관측이 가능한 저해상도카메라를 탑재하여, 국가 정밀지도 제작 및 GIS(지리정보 시스템) 분야, 국토관리 분야, 재해예방 분야에 사용되고 있다. 2006년 7월 28일 러시아 플레세츠크 발사장에서 성공적으로 발사된 아리랑2호는 우리나라가 개발을 주도한 실용위성으로, 이를 계기로 우리나라는 세계 7번째 1m급 고해상도 위성을 보유한 위성강국 대열에 진입했다.

로켓

한국은 위성 발사체인 로켓 개발 분야에서는 1993년 고체연료추진 로켓인 소형과학 로켓 KSR-1 발사에 성공한 이후 인공위성 기술만큼 빠른 발전이 이루어지지 않았다. 하지만 1997년과 1998년에 잇따라 중형과학 로켓인 KSR-2 실험 발사에 이어, 2002년 11월 28일 순수 국내 기술로 만든 지름 1m, 길이 14.3m, 중량 5.6t의 국내 첫 액체연료추진 로켓 KSR-3 발사에 성공함으로써 인공위성을 탑재한 2단 로켓 개발의 기술을 확보하게 되었다

나로호

이후 한국은 러시아와 기술 협력으로 100㎏급 인공위성을 지구 저궤도에 진입시킬 수 있는 소형 위성 발사체 나로호(KSLV-I)를 개발하였다. 직경 2.9m, 길이 33.5m로, 총 중량은 최대 140t, 추진체 중량은 최대 130t이다. 지구 상공 180㎞까지는 추력이 센 액체추진 로켓을 사용하고, 300㎞까지 올라간 뒤에는 고체 로켓을 점화시켜 위성을 타원 궤도에 진입시키게 된다.

액체 추진식 엔진을 사용하는 1단 부분은 러시아가, 고체 추진식 2단은 국내 기술로 제작하였다. 나로호를 개발하면서 한국은 고추력 액체엔진을 개발하고, 추진기관 시험 설비와 장비를 구축했고, 발사차 체계종합 및 운용 능력 확보 등 발사체 개발을 위한 핵심 기술을 보유하게 되었다.

누리호

한국은 2010년 3월 최초의 한국형발사체 누리호(KSLV-II) 개발에 착수했다. 개발 사업의 목표는 1.5t급 실용위성을 600∼800km의 지구 저궤도에 올릴 수 있는 발사체를 개발하는 것으로, 300여 개의 기업이 참여했다. 누리호의 동체는 직경 3.5m, 길이 47.2m, 총 중량은 추진체 포함 약 200t이다. 1단은 75t급 액체엔진 4기를 적용했고, 2단에는 75t급 액체엔진 1기, 3단에는 7t급 액체엔진 1기를 채택했다. 1단 엔진의 엔진 4기는 1개의 엔진처럼 제어되어, 동시에 점화되어 동일한 추력을 내도록 클러스터링으로 연결되어 있다.

2018년 11월에는 누리호의 발사에 앞서 액체와 중량을 실험해보기 위한 75t급 시험발사체가 발사되었다. 시험발사체의 상단에는 실제 위성 대신 중량 시뮬레이터를 장착했다. 직경은 2.6m, 길이는 25.8m, 총 중량은 52.1t이다. 이후 75t급 엔진은 총 184회의 연소시험을 통해 누적연소시간 1만 8천 290초의 테스트를 거쳤으며, 3단 엔진으로 쓰이는 7t급 엔진도 연소시험 총 93회, 누적연소시험 1만 6천 925.7초를 수행하여 성능 시험을 완료했다.

누리호는 2018년 4월부터 본격적으로 비행모델이 제작되었고, 2021년 8월 최종 조립이 완료되었다. 동체는 스테인리스강과 구리-크롬합금, 알루미늄 등으로 제작되었다. 추진제는 연료와 산화제로 구성되며, 추진연료로 케로신을, 산화제로 액체산소를 탑재한다. 추진연료와 산화제를 저장하는 탱크는 발사체 부피의 80%를 차지하며, 높이 10m, 지름 3.5m로, 연료의 하중과 내부 압력을 감당할 수 있도록 격자구조로 설계되었으며, 2.5~3.0mm의 알루미늄 벽체로 제작되었다.

누리호의 1차 시험 발사는 2021년 10월 21일 오후 5시, 전남 고흥군 나로우주센터 내 한국형 발사체 발사대(제2발사대)에서 시행되었다. 이날 누리호는 기상 상황에 따라 발사 예정 시각이었던 오후 4시에서 1시간 지연된 오후 5시 정각에 발사되었다. 발사체는 고도 59km에서 1단 엔진이 성공적으로 분리되었고, 고도 191km에서 페어링이 분리되었으며, 고도 258km에서 2단 엔진 분리에 성공하고 최종적으로 고도 700km에 도달했으나, 분리된 위성 모사체가 궤도 안착에 실패하여 이날 1차 시험 발사는 미완의 성공으로 완료되었다.

누리호의 2차 시험 발사는 2022년 6월 21일 시행되었다. 오후 4시 정각 발사되어, 1단 엔진이 고도 62km에서 성공적으로 분리되었고, 고도 202km에서 페어링 분리에 성공했으며, 고도 273km에서 2단 엔진이 분리되었다. 발사 14분 뒤 도달한 최종 고도 700km에서 성능검증위성 분리에 이어 위성 모사체 분리에도 성공하면서 위성을 궤도에 올리는 임무에도 성공했다. 성능검증위성은 곧 남극 세종기지와 교신에 성공하여 안착되었음이 증명되었다.

누리호의 2차 시험발사와 위성 궤도 안착이 성공적으로 이루어지면서 한국은 러시아·미국·유럽·중국·일본·인도에 이어 자력으로 만든 발사체를 자국 영토에서 쏘아 올린 7번째 나라이며, 실용적 목적의 위성을 올릴 수 있는 1t 이상의 위성 발사체 기술을 확보한 7번째 나라가 되었다. 2023년 5월 25일 누리호의 3차 발사가 성공적으로 이루어졌다. 누리호의 3차 발사에는 실제 임무를 수행할 실용위성들인 차세대소형위성 2호, 초소형 위성 도요샛 4기, 져스텍, 루미르, 카이로스페이스 등 총 8기가 탑재되었으며, 모두 고도 550km 궤도에 분리되었다.