누리호 발사조사위 조사결과, 3단 내부 헬륨탱크 고정장치 풀려 문제 확인
美 챌린저호, 컬럼비아호 폭발 때도 부품 오류가 참사로 이어지기도

지난 10월 21일 전남 나로우주센터에서 발사된 한국형발사체 ‘누리호’의 실패 원인이 다름 아닌 헬륨탱크 고정장치가 풀렸기 때문이라는 최종조사결과가 나왔다. 1986년 미국 우주왕복선 챌린저호 폭발이나 2003년 컬럼비아호 폭발사고 때처럼 예상치 못한 곳에서 문제가 발생해 임무 완수에 걸림돌이 됐다는 것이다.

과학기술정보통신부, 한국항공우주연구원은 ‘누리호 발사조사위원회’를 구성해 5차례에 걸친 조사회의를 열고 누리호 1차 발사에서 위성모사체가 목표 궤도에 투입하지 못한 원인을 분석해 이 같은 결과를 얻었다고 29일 밝혔다.

조사위는 비행 중에 얻은 약 2600개의 텔레메트리 데이터를 기반으로 3단 산화제탱크의 압력이 저하돼 엔진이 조기에 종료됐음을 확인하고 구체적인 원인 분석에 나섰다. 조사위에 따르면 발사 후 36초가 지났을 때 특이 진동이 감지됐고 헬륨탱크에서 헬륨 뉴설이 시작됐고 산화제탱크 기체압력이 상승했으며 67.6초가 지난 시점에서는 산화제탱크 기체압력이 떨어지기 시작하고 산화제탱크 상부 표면온도가 급격히 하강했다. 115.8초가 지난 시점에서는 헬륨탱크 압력이 떨어지고 3단 산화제탱크 기체압력이 상승해 최종적으로 3단 엔진이 조기 종료되면서 위성모사체를 목표궤도에 올리지 못했다는 것이다.이 같은 문제는 누리호 3단 산화제탱크 내부에 장착돼 있는 헬륨탱크의 고정장치를 설계할 때 비행 중 생기는 부력 증가에 대해 충분히 고려하지 못했기 때문에 생긴 일이라는 것이다. 실제로 비행 중에 헬륨탱크에 가해지는 액체산소의 부력이 상승하면서 고정장치가 풀려 헬륨탱크가 고정부에서 이탈한 것으로 위원회는 추정했다.

고정장치에서 떨어져 나간 헬륨탱크가 계속 움직이면서 탱크 배관을 변형시켜 헬륨이 새기 시작했고 산화제탱크의 균열을 발생시켜 산화제가 누설됐다. 이로 인해 3단 엔진으로 유입되는 산화제의 양이 감소하면서 3단 엔진이 목표 연소시간을 채우지 못하고 조기에 종료됐다는 것이다.과기부와 항우연은 이번 조사를 통해 밝혀진 원인을 기반으로 누리호의 기술적 보완을 위한 세부 조치방안을 마련하고 향후 추진일정을 확정해 나가겠다고 밝혔다. 기술적 보완은 헬륨탱크 고정부와 산화제탱크 구조를 강화하는 것을 중심으로 이뤄질 전망이다.

최환석 조사위 위원장(항공우주연구원 부원장)은 “설계시 비행 가속 상황에서 부력 증가에 대해 충분히 고려하지 못해 국민들의 성원에 부응하지 못한 점을 안타깝고 송구스럽게 생각한다”라면서 “향후 철저한 보완을 통해 내년 5월 2차 발사를 성공할 수 있도록 준비할 것”이라고 말했다.