지난해 8월 발사된 나로호의 페어링 비정상 분리 상황에 대한 원인규명을 위해 구성된 「나로호 발사조사위원회(위원장 이인 KAIST 교수)」가 지난 5개월 동안의 조사결과를 토대로 ’10년 2월 8일 페어링 비정상 분리원인에 대한 최종 조사결과를 발표하였으며 조사결과 내용은 다음과 같음

나로호 발사조사위원회(이하 조사위원회)는 나로호 발사 직후인 ‘09년 8월 28일 구성되어, 나로호 페어링 비정상 분리 상황에 대한 객관적 원인규명과 향후 개선방안 도출을 위해 지금까지 많은 노력을 기울여 왔음

조사위원회는 지난 5개월간 총 13차에 걸친 공식회의를 개최하였으며, 조사위원회 산하「페어링 전문 조사 TF팀」은 지금까지 총 25회의 검토회의를 개최하였음

조사과정에서 나로호 원격측정정보 등 총 5,200여건의 관련 문서를 검토하였으며, 한국항공우주연구원과 공동으로 총 30회의 시스템에 대한 지상시험과 380회의 단위부품에 대한 성능시험을 실시하였음

조사위원회는 지난해 11월 중간 조사 결과를 발표하면서, 페어링 비정상분리 원인으로 페어링의 구조적 문제점 발생가능성과 전기회로 문제점 발생 가능성을 제시한 바 있음

중간발표 이후, 조사위원회는 원인규명을 위한 지상시험을 집중적으로 실시하여 보다 구체적인 발생원인과 개선대책을 찾아내는데 주력하였음 

페어링의 비정상 분리 원인을 찾아내기 위해 조사위원회는 문제가 되었던 페어링(Near 페어링)의 비정상분리 상황을 우선 정밀 분석하였음 

Near 페어링의 비정상 분리 상황을 원격측정정보와 지상시험을 통해 분석한 결과는 다음과 같음

216초에 관성항법유도장치(INGU)에서 페어링 분리명령은 정상적으로 발생되었고, 분리명령에 의해 페어링분리구동장치(FSDU)에서 페어링 분리장치 구동을 위한 고전압 전류도 정상적으로 출력되었음
* FSDU : Fairing Separation Driving Unit 

다음 단계인 페어링분리구동장치에서 발생된 고전압 전류가 페어링 분리장치로 공급되는 과정과 페어링 분리기구의 작동과정에서 문제점이 발생하였을 가능성이 큰 것으로 분석되었음 

540.8초에 Near 페어링이 최종적으로 분리된 것은 위성과 나로호 상단의 충돌로 인해 발생한 것으로 추정됨

조사위원회는 Near 페어링의 비정상 분리 상황분석을 토대로 Near 페어링의 비정상 분리에 대해 다음과 같은 추정원인을 제시하였음

216초에 페어링 분리명령 발생 이후, 페어링분리구동장치(FSDU)로부터 페어링 분리장치로 고전압 전류가 공급되는 과정에서 전기배선 장치에 방전이 발생하여 분리화약이 216초에 폭발하지 않았거나,  216초에 분리화약은 폭발하였으나 분리화약 폭발이후 페어링 분리기구가 불완전하게 작동하여 분리기구 내부에 기계적 끼임 현상 등이 발생함으로써 Near 페어링이 216초에 분리되지 않았을 것으로 추정됨 

추정 원인은 나로호의 원격측정정보, 분리화약 기폭회로에 관한 지상시험, 페어링 분리시험 및 위성분리 후 위성의 운동특성에 관한 시뮬레이션 등을 통해 얻어낸 결과임 

추정 원인으로 한 가지 만을 제시하지 않은 것은 나로호 상단 실물을 확인할 수 없는 상황에서 나로호 원격측정정보와 지상시험 결과만으로 어느 한쪽만을 최종 원인으로 단정하기에는 한계가 있으며,  나로호 2차 발사 시에는 페어링이 정상 분리되도록 하기 위해 발생가능한 모든 잠재적 문제점을 해결한다는 측면에서 추정될 수 있는 원인을 모두 문제점으로 제시하기 위한 것임

추정원인에 따른 개선방안도 함께 검토되었으며 구체적인 내용은 다음과 같음

① 전기배선 장치의 방전 방지를 위해, 전기배선 장치 부품으로 1차 발사 때 사용되었던 제품보다 방전 방지효과가 더 큰 제품을 사용하고, 케이블 연결부위를 방전이 일어나지 않게 몰딩 처리하는 것이 필요함
② 페어링 분리 화약장치의 기폭 신뢰성을 높이기 위해 기폭회로 구성을 보완하여, 한쪽 페어링분리구동장치에서 문제가 발생하더라도 나머지 다른 한쪽 페어링분리구동장치에 의해 분리화약이 기폭 될 수 있도록 하는 것이 필요함
③ 페어링 분리기구의 분리성능 향상을 위해 전단핀 전단시스템의 절단성능 향상, 페어링 분리기구의 내부 부품에 대한 변형방지대책 마련이 필요
④ 조립과정에서의 작업관리 및 품질관리를 강화하는 측면에서 페어링 분리장치 조립상태 확인을 위한 비파괴검사 강화 등이 필요함
⑤ 끝으로 앞에서 제시한 개선대책의 효과를 최종적으로 확인하기 위한 검증시험 실시가 필요함 

나로호 조사위원회는 나로호 2차 발사의 성공을 궁극적인 조사 목표로 두고 지난 5개월 동안 노력해 왔음 

조사과정에서 도출된 개선방안이 차질 없이 준비된다면 나로호 2차 발사에서는 페어링이 정상적으로 분리될 것으로 예상함 

금번 조사과정에서 저진공 환경에서의 방전발생 가능성, 위성분리 후 위성 운동특성, 페어링의 기계적 분리과정에서 발생 가능한 진동신호 유형 등이 시험을 통해 새롭게 확인되었으며, 이는 향후 한국형 발사체 개발에 많은 도움을 줄 것으로 기대함 

또한, 페어링 문제뿐만 아니라 나로호 발사와 관련된 전반적인 사항을 점검함으로써 나로호 2차 발사 준비에 기여할 수 있을 것임

교육/과학부  bodo@emoneynews.co.kr

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