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03.29 (금)

中이 만든 인류 첫 로켓 ‘비화창’ 목적 따라 미사일·발사체로 구분

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美 1926년 액체 연료 로켓 발사 성공
2차 세계대전 중 미사일 기술 급발전
獨 세계 최초 탄도 미사일 ‘V2’ 개발
소련 냉전시절 ICBM·위성 등 첫 발사
美 아폴로 프로젝트 등 개발 경쟁 돌입
서울신문

로버트 고더드는 1926년 3월 16일 세계 최초로 액체연료를 쓰는 현대적 개념의 로켓을 쏘아올리는 데 성공했다. 생전에는 업적을 인정받지 못했지만 사후에 그의 업적이 재평가받으면서 ‘로켓의 아버지’로 불리고 있다. .NASA 제공


순수 우리 기술로 만든 한국형 우주발사체 ‘누리호’가 오늘 발사된다. 누리호 발사가 성공하면 한국은 발사체 기술 자립 열 번째 국가로 이름을 올리게 된다.

100년도 되지 않은 기간 동안 로켓 기술의 개발과 발전은 급속히 이뤄졌다. 로켓은 인간의 오랜 꿈을 실현해 준 기술 중 하나다. 인류는 새를 보고 하늘을 날고 싶어 했고 밤하늘의 달과 별들을 보면서 우주를 꿈꿔 왔다.

인류 최초의 발사체(로켓)는 1232년 중국의 ‘비화창’(飛火槍)으로 알려져 있다. 현대 로켓 기술은 미국 클라크대 물리학 교수였던 로버트 고더드가 1926년 액체 연료 로켓을 발사하면서 등장했다.
서울신문

고더드 실험 이후 관심에서 멀어졌던 로켓이 주목받은 것은 무기로서의 가능성을 본 독일에 의해서이다. 베른헤르 폰 브라운은 제2차 세계대전 말 유럽과 영국을 공포에 떨게 만들었던 탄도미사일 ‘V2’를 개발했다.퍼블릭 도메인 제공

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고더드의 실험 이후 로켓은 크게 관심을 받지 못하고 있다가 제2차 세계대전 중 무기로써의 가능성에 주목한 독일이 젊은 항공 공학자 베른헤르 폰 브라운에게 미사일 연구를 지시했다. 브라운은 국가적 지원을 등에 업고 고도 110㎞까지 상승했다가 목표를 타격하는 탄도미사일 ‘V-2’를 개발했다.

세계대전이 끝나고 냉전이 시작되면서 미국과 구소련은 핵탄두를 장착하고 상대를 타격할 수 있는 장거리 미사일 개발을 위한 로켓 기술 연구에 본격 돌입했다. 그 결과 1957년 8월 소련이 먼저 ‘R-7’이라는 대륙간탄도미사일(ICBM) 첫 시험 발사에 성공했고, 두 달 뒤인 10월에 R-7을 이용해 인류 최초의 위성 ‘스푸트니크 1호’를 쏘아 올렸다.
서울신문

우주개발에 있어서 소련보다 한발 늦었던 미국은 ICBM 개발과 사람을 달에 착륙시키기 위한 아폴로 프로젝트를 동시에 진행했다. 아폴로호들을 우주로 보낸 새턴 로켓은 ICBM이었던 아틀라스, 레드스톤, 타이탄 같은 미사일을 개량한 것이다.NASA 제공


미국은 소련의 독주를 막고자 긴급 계획을 수립하고 ICBM 개발과 로켓으로 사람을 달에 착륙시키기 위한 아폴로 프로젝트를 동시에 진행했다. 아폴로 프로젝트의 핵심인 새턴 로켓도 ICBM이었던 아틀라스, 레드스톤, 타이탄 같은 로켓 기술을 개량한 것이다.

1세대 ICBM인 R-7이나 아틀라스 미사일은 액체 추진제를 사용했고 발사 준비에 최소 10시간에서 하루 이상 걸리기 때문에 무기로 운용하기에는 한계가 있었다. 이에 미소 양국은 발사 명령 수십초 내에 발사할 수 있는 고체 추진제나 미사일에 주입한 채 장시간 저장이 가능한 상온 액체 추진제를 활용한 2세대 ICBM 개발에 나섰다. 대신 1세대 액체 추진 미사일은 개량을 통해 우주 개발에 활용했다. 실제로 로켓은 다양한 목적으로 이용되는데 무기 체계로 쓰이는 것은 ‘미사일’, 인공위성이나 우주 탐사선을 지구 궤도나 달, 수성, 금성, 화성 등으로 보내기 위한 목적을 가진 로켓은 ‘발사체’라고 부른다.

지구 주위를 도는 인공위성이 되려면 초속 7.9㎞의 빠른 속도로 지구를 돌아야 하며, 달이나 다른 행성으로 가려면 초속 11.1㎞ 이상의 속도로 대기권을 벗어나야 한다. 로켓은 뉴턴의 제3운동법칙인 ‘작용 반작용의 법칙’을 이용해 연료와 산화제의 연소작용으로 발생한 가스를 밖으로 밀어내면서 위로 솟구쳐 올라가 위성이나 탐사선이 빠른 속도를 낼 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 이때 로켓을 밀어 올리는 힘을 ‘추력’이라고 부른다. 누리호는 1단 엔진은 75t 엔진을 4개 묶어 300t, 2단 엔진은 75t, 3단 엔진은 7t의 추력을 갖는다.

우주발사체는 최종 속도를 높이기 위해 2~4단의 다단계로 구성된 경우가 많다. 누리호 같은 3단형 발사체에서 1단과 2단 로켓은 대기권을 벗어나 원하는 고도까지 올라가는 힘을 얻기 위한 것이며 3단 로켓은 위성이 목표 궤도에 진입할 수 있도록 만들어 준다. 3단 로켓 바로 윗부분에 로켓 전체 비행을 유도하는 제어장치가 있고 그 위에 인공위성이 실린다. 이번 누리호에는 인공위성 대신 알루미늄 스테인리스로 만들어진 모형 위성이 실린다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

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