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한국항공우주연구원 소속 연구원들이 다누리의 발사장 이송 전 최종 점검 작업을 수행 중인 모습.(사진=한국항공우주연구원)지구의 유일한 자연위성 달. 지구를 제외하면 인류와의 물리적 거리(평균 38만4400km)가 가장 가까운 천체다. 이를 탐사할 우리나라의 첫 궤도선(탐사선) ‘다누리’가 발사장 이송 전 모든 작업을 완료하고 그 모습을 외부에 처음으로 드러냈다.달을 탐사하고자 한 인류의 ‘꿈’은 이미 일부분 실현됐다. 1969년 미국은 달에 사람을 보냈다. 1972년까지 6차례 달에 인간의 발자국이 찍혔다. 이때 가져온 토양에서 최근 식물(애기장대)이 싹을 틔우기도 했다. 지구에서 볼 수 없는 달의 뒷면에 대한 정보도 다양한 인공위성들을 통해 획득한 상태다.우리나라가 달 주위를 도는 탐사 궤도선인 ‘다누리’를 발사하는 시점은 2022년 8월3일 오전 8시20분(한국시간)으로 예정돼 있다. 1969년 달에 사람을 보낸 국가도 있는데, 우리는 왜 지금 탐사선을 쏘아 올려야 할까.우리나라 달 탐사 계획은 당위성·실현 가능성·비용 등의 문제로 정권 변화에 따라 계속해서 다양한 부침을 겪었다. ‘왜 달을 탐사하는가’에 대한 시각이 지속해서 사업 추진에 걸림돌로 작용한 셈이다.우리나라의 달 탐사 계획은 ‘2020년 달 궤도선 발사·2025년 달 착륙선 발사’를 목표로 2007년 노무현 정부 때 처음으로 우주개발 실천 로드맵에 담겼다. 이후 박근혜 정부에선 이를 ‘2018년 달 궤도선 발사·2020년 달 착륙선 발사’로 시점을 앞당겼다. 문재인 정부에선 ‘2020년 달 궤도선 발사·2030년 달 착륙선 발사’로 늦췄다. 이후 중량 증가로 인한 비용 문제 등이 제기되며 ‘2022년 달 궤도선 발사·2030년 이후 달 착륙선 발사’로 최종 결정됐다.다누리, 韓 우주탐사 ‘첫 발자국’ 의미이상률 한국항공우주연구원장은 그런데도 달 탐사가 우리나라에 중요한 의미가 있다고 했다. 그는 지난 3일 대전 한국항공우주연구원(항우연) 본원에서 열린 다누리 언론 공개 행사에서 “2007년 우주개발 실천 로드맵에 달 궤도선 발사 계획이 포함되는 과정에도 참여했다. 당시에도 1969년에 이미 유인 달 탐사까지 이뤄졌는데 ‘우리가 이걸 왜 하는가’란 논의가 있었다”며 “가장 단순하게 다누리는 우리가 우주 탐사에 대한 첫발을 뗀다는 의미가 있다고 생각한다”고 말했다. 다누리는 지구 중력장을 벗어나 다른 천체 중력장에서 운용되는 우리나라 첫 물체다. 이 시도 자체만으로도 의미는 충분하단 설명이다.김대관 항우연 달탐사사업단장은 이와 함께 달 탐사선이 항해하는 궤도 역시 중요한 의미를 가진다고 했다. 그는 “다누리의 목적지는 우리와 가장 가까운 천체인 달이지만 항해 과정은 대단히 길다”며 “지구로부터 150만km가 넘는 지점을 항해한 후 달에 도착하는 만큼 상당히 도전적인 미션이자, 우리나라가 발사하는 첫 우주탐사선이란 의미가 있다”고 설명했다.
김대관 한국항공우주연구원 달탐사사업단장이 지난 3일 대전 한국항공우주연구원 본원에서 개최된 다누리 현장설명회에서 탐사 과정에 대해 발표하고 있다.(사진=정두용 기자)달에 탐사선을 보내는 방법은 크게 3가지가 있다. △곧장 달로 향하는 직접전이 방식(Direct Transfer) △지구 주위를 3.5바퀴 돌며 점차 거리를 늘려나가 달에 접근하는 위상궤도 전이 방식(Phasing Loop Transfer·PLT) △지구·태양·달 등의 중력 특성을 이용하는 탄도형 전이 방식(Ballistic Lunar Transfer·BLT) 등이 사용된다. 우리나라는 당초 PLT를 고려했으나, 무게 증가로 BLT를 통해 탐사선을 달에 보내기로 했다.BLT 방식을 사용하면 탐사선이 달까지 도착하는 데 약 4.5개월 소요된다. 비행시간이 길지만 다른 방식과 비교해 연료 소모량이 약 25% 적게 든다는 장점이 있다. 다누리는 이 때문에 지구와 태양 간의 라그랑주점(두 천체의 중력이 균형을 이루는 지점) 중 하나인 L1 포인트(지구로부터 약 156만km)를 들렸다 달로 향하게 된다.항우연은 이 BLT 항해 과정을 미국 항공우주국(NASA·나사)과 협력해 수행한다. 기체 운용을 직접 컨트롤하며 다양한 기동 기술을 실증할 수 있다. 김 단장은 150만km가 넘는 거리인 심우주(지구와 달 사이의 거리와 같거나 그것보다 먼 거리에 있는 우주 공간)에 기체를 보내는 과정 역시 달 탐사만큼이나 중요한 의미가 있다고 짚었다.다누리엔 인류가 그간 달에 보낸 궤도선 중 처음으로 광시야 편광 카메라(폴캠)가 실린다. 처음으로 시행되는 관측인 만큼 학술적 의미도 상당하다. 편광 카메라로 달의 뒷면을 촬영하는 것은 이번이 처음이기도 하다. 한국천문연구원이 개발한 폴캠은 특정 방향으로만 진동하는 빛인 편광을 활용, 달 표면의 입자 크기나 티타늄 분포를 확인하게 된다.다누리엔 폴캠 외에도 국내에서 개발된 4종의 탑재체(카메라·측정기·센서 등 관측 장비)와 함께 나사에서 개발한 탑재체 1종이 실려 있다. 국내에서 개발된 장비를 통해 △달 착륙 후보지 탐색 △달 과학연구(자기장·방사선 관측 등) △우주인터넷 기술 검증 등의 과학 임무가 수행된다. 나사 탑재체를 통해선 달 극지방 촬영이 이뤄진다. 우리나라는 이 과정에서 획득한 탐사 정보를 세계에 조건 없이 공개할 방침이다.
이상률 한국항공우주연구원장이 지난 3일 대전 한국항공우주연구원 본원에서 개최된 다누리 현장설명회에서 ‘우리나라 첫 달 탐사의 의미’에 대해 설명하고 있다.(사진=정두용 기자)다누리는 나사와 공동으로 기기를 개발한 협력 프로젝트라는 점에서도 우리나라의 우주탐사 기회 확장이란 의미를 내포한다. 항우연은 달 탐사선을 개발하고 BLT를 통한 달 접근 방식 확정 과정 등에서 나사의 지원을 받았다. 이는 다누리에 유일한 외산 탑재체인 나사의 섀도캠(ShadowCam)이 실리는 계기가 되기도 했다. 해당 장비는 달의 남북극 지방 충돌구 속 영구음영지역을 촬영한다. 태양광선이 전혀 닿지 않는 지역도 관측이 가능한 고정밀 카메라다. 다누리는 이를 통해 달의 영구음영지역을 면밀하게 탐사한다. 이 지역은 물이 존재할 것으로 추정돼 인류의 착륙 후보지 중 하나로 꼽히고 있다.이 원장은 “다누리는 우리나라와 나사가 하드웨어적으로 밀접하게 협력한 첫 사례”라며 “이번 탐사를 성공적으로 마쳐 신뢰를 쌓게 된다면 나사와 함께 더 크고 도전적인 일을 함께할 수 있다”고 설명했다. 이어 “미국이 우리나라를 우주개발에 파트너로 보고 있어 ‘아르테미스 계획(미국 주도의 유인 달 탐사 프로젝트)’ 등 다양한 제안을 받고 있다”며 “다누리는 우리나라가 심우주 탐사로 넘어갈 수 있는 계기가 될 것”이라고 말했다.준비 끝난 다누리, 미국 이송 후 ‘우주로’다누리는 현재 발사장 이송 전 마무리 작업을 마친 상태다. 다누리는 미국 플로리다 케이프커네버럴 미 우주군기지에서 발사된다. 테슬라의 창업자 일론 머스크가 이끄는 미국 우주탐사 기업 스페이스X의 로켓 ‘팰컨9-5500’이 사용된다.항우연은 이를 준비하기 위해 그간 △극저온·고온·전자파 등 우주 환경 모사 시험 △표면 다층 박막 단열재(MLI) 장착 △발사장 이송이 가능한지 여부를 확인하는 선적 전 검토회의(PSR) 등을 진행했다. 항우연은 발사장 이송 전 검증을 통해 다누리에 이상이 없음을 확인했다. 다누리는 이에 따라 오는 7월5일 항온·항습·진동방지 등의 기능이 담긴 전용 특수 컨테이너에 실려 인천공항에서 미국 케이프커네버럴 우주군기지로 이송된다.연구진은 현지에서 다누리가 이송 과정 중 특별한 문제가 발생하지 않았는지를 다시 검증한 후 발사를 진행한다. 별다른 이슈가 없다면 예정대로 8월3일 발사된다. 발사 이후 다누리의 달 전이 과정 및 달 궤도 임무 수행은 항우연 임무운영센터의 관제를 통해 이뤄진다. 임무운영센터는 다누리 관제 및 운영을 총괄 통제하는 곳이다. 다누리 초기운영 관제를 위해 지금까지 약 6개월간 약 60명의 운영 인원이 참여한 가운데 총 6번(216시간)에 걸쳐 리허설을 실시, 임무 수행을 준비해 왔다.
다누리의 궤도 운영부터 달 도착 후 관측 임무까지 모든 운용이 이루어지는 관제실에서 연구원들이 사전 리허설을 진행하고 있다.(사진=한국항공우주연구원)다누리는 BLT 궤적에 따라 4.5개월 동안 총 9회의 수정 기동을 수행하게 된다. 달 중력장에 포획되는 시점은 12월16일이다. 달 극지방을 지나는 고도 100km의 원 궤도를 그리는 시점은 오는 12월31일로 예정돼 있다. 다누리는 목표 궤도에 진입 후 1년간 과학 임무 탑재체 6종을 통해 다양한 관측을 수행하게 된다.한편 크기 2.14×1.82×2.19(m)에 무게 678kg의 달 궤도선인 다누리는 대국민 공모전을 통해 지난달 23일 그 이름이 확정됐다. 과학기술정보통신부는 응모된 6만2719건을 심사해 순우리말인 ‘달’과 누리다의 ‘누리’가 더해진 다누리를 우리나라 첫 우주 탐사선 이름으로 정했다. 달을 남김없이 모두 누리고 오길 바라는 마음과 최초의 달 탐사가 성공적이길 기원하는 의미가 담겼다.
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