2025년 11월, 누리호 4차 발사는 새벽 1시 13분경 전남 고흥 나로우주센터에서 발사되었습니다. 이번 미션은 단순 시험 비행이 아닌, 실제 위성 13기(주 탑재체인 중형 위성 1기 + 보조 큐브위성 12기)를 목표 궤도에 올려놓는 본격 실용 발사였습니다. 결과적으로 18분 25초의 비행 끝에 목표 궤도(약 600 km)에 성공적으로 안착했으며, 모든 위성 분리까지 완벽하게 수행했다는 발표가 나왔습니다. 이는 우리나라 독자 기술로 개발한 발사체가 실전 수준에서 “위성 발사 → 궤도 투입”을 안정적으로 해냈다는 강한 신뢰의 증명이었습니다.
이 성공 뒤에는 단순히 ‘로켓을 쏘아 올렸다’는 의미를 넘어, 여러 기술 요소들의 정밀 조합과 반복된 검증이 있었습니다. 폭발적인 힘과 화려한 추진불꽃으로 목표궤도까지 안착하기까지의 외적으로 드러난 모습뒤에 숨은 기술들을 정리해 보았는데요, 초보적인 내용이지만 조금이라도 궁금하신 분께 도움이 되었으면 좋겠습니다.
3단 액체 로켓과 정밀 연소 제어
누리호는 3단 구조의 액체 연료 발사체입니다.
전체 길이는 약 47.2 m, 직경 3.5 m, 총중량 약 200톤. 구체적으로는
- 1단: 75톤급 엔진 4기 클러스터 → 총 300톤급 추력
- 2단: 75톤급 엔진 1기
- 3단: 7톤급 엔진 1기
이 구조 덕분에, 누리호는 실용위성 1.5톤급을 저지구 궤도(600~800 km)에 직접 투입할 수 있는 중형 발사체 역량을 확보했습니다.
단계별 연소와 TVC로 궤도 향하는 정밀 제어
- 발사 직후 1단이 점화되며 강한 추력으로 로켓은 수직 상승합니다.
- 이어 1단 연소 종료 후 1단 분리 → 2단 점화, 속도와 고도가 계속 증가합니다.
- 마지막 3단이 점화되며 목표 궤도 진입을 위한 최종 가속이 이뤄집니다.
이때 모든 엔진은 설계된 추력·연소 시간을 바탕으로 안정적으로 작동했으며, 특히 3단 엔진까지 포함한 연소 제어가 누리호 4차 발사의 안정성과 궤도 진입 성공의 밑바탕이 되었습니다. 연소 중에는 노즐 방향을 조절하는 쓰러스트 벡터 제어(Thrust Vector Control, TVC) 시스템이 작동해, 로켓 자세와 궤적을 실시간으로 조정합니다. 이는 속도·방향·자세 등 궤도 진입에 필요한 조건들을 정밀하게 맞추기 위한 핵심 기술입니다.
또한, 이전 발사에서 수집한 비행 데이터(엔진 성능, 비행 환경, 텔레메트리 등)를 기반으로 연소 및 제어 알고리즘이 다듬어졌고, 이 덕분에 실제 성능 여유(margin)를 확보한 채 안정적이고 효율적인 비행이 가능했던 것으로 보입니다.
페어링 분리 — 궤도 진입 전, 무게를 덜어내다
우주로 향하는 과정에서 위성과 발사체 상단을 감싸고 있던 페어링은 로켓이 대기권을 벗어나고 나서 더 이상 필요 없는 ‘짐’이 됩니다. 페어링을 적절한 시점에 제거하지 않으면 불필요한 무게가 그대로 남아 궤도 안착 효율이 떨어질 수 있습니다.
누리호 4차 발사에서는 계획된 고도와 속도 구간에서 페어링 분리가 성공적으로 수행되었습니다. 이는 단순히 덮개를 떼어내는 것이 아니라, 위성과 발사체 모두에게 충격이나 손상이 가지 않도록 매우 정밀하게 설계된 메커니즘 덕분입니다.
예를 들어, 이와 유사한 발사체들의 페어링 분리 시스템은 이른바 ‘클램쉘 분리 방식’을 사용합니다. 내부의 폭발 볼트(strike-bolt)나 커터(cutter)가 작동해 분할면을 절단하고, 스프링이나 푸셔(pushers)가 페어링 양쪽을 밀어내며 분리합니다. 두 개 이상의 분리 장치를 이중화하는 방식으로, 만에 하나 실패하더라도 분리는 보장되도록 설계합니다
더불어 페어링은 단순 덮개만이 아니라 내부에 탑재된 위성을 음향·진동 충격으로부터 보호해야 합니다. 엔진 연소와 대기에 진입할 때 발생하는 강한 음향·공력 하중은 위성의 전자장치, 센서, 태양전지판 등에 손상을 줄 수 있는데, 이를 막기 위해 페어링 내부에는 흡음재를 포함한 복합 재료 구조 설계가 적용됩니다. 누리호 페어링도 탄소섬유 복합재 구조로 제작되어, 경량화와 동시에 음향진동 저감 설계가 이루어졌습니다.
이러한 정교한 설계 덕분에, 페어링이 깨끗하게 분리되었고 위성이 손상 없이 궤도에 안착할 수 있었습니다.
궤도 안착과 위성 분리 — 목표 궤도에 정확히 놓다
누리호 4차 발사는 단순 비행이 아니라, ‘궤도 안착 + 위성 투입’이라는 복잡하고 정밀한 마지막 단계를 성공으로 끝냈습니다. 목표
는 저궤도 저항이 적고 위성 운용에 유리한 약 600 km 고도 궤도였습니다.
유도·항법·제어 시스템(GNC)의 역할
궤도 안착을 위해서는 단순 상승이 아니라 속도, 고도, 궤도삽입 각도, 경사각 등이 모두 정확해야 합니다. 이를 위해 누리호는 관성측정장치(IMU), GPS, 지상지령 등으로 구성된 유도·항법·제어(GNC) 시스템을 활용합니다. 이 시스템은 비행 중 지속적으로 로켓의 현재 상태(속도, 위치, 자세)를 파악하고, 목표 궤도와 비교하면서 노즐 각도(TVC)나 엔진 연소 종료 시점 등을 제어합니다.
특히 3단 상단에서 위성을 분리하기 전에는, 위성이 태양전지판을 펼치기 용이한 자세, 통신을 위한 궤도 삽입 자세 등으로 로켓의 자세를 정밀하게 맞춰야 합니다. 이 과정에서 작은 자세 변화도 궤도 진입 실패나 위성 분리 실패로 이어질 수 있기 때문에, 매우 정밀한 자세 제어가 필요합니다.
위성 분리 메커니즘과 다중 위성 탑재 기술
이번 4차 발사에서는 주탑재체인 중형 위성 1기(차세대중형위성 3호)와 함께, 보조 위성으로 큐브위성 12기를 탑재했습니다. 즉, 하나의 발사체에서 여러 위성을 동시에 쏘아 올리는 ‘클러스터 발사’ 방식이 적용된 것입니다. 이는 궤도 공급 효율을 높일 수 있는 방식이지만, 위성 간 충돌 방지, 궤도 배치, 분리 순서, 속도와 방향 제어 등 해결해야 할 기술 난제가 많습니다.
✔ 누리호 4차 발사 탑재 위성 개요 (뉴스1)
4차 발사에서는 위성 분리 메커니즘이 안정적으로 작동했으며, 그중 일부 큐브위성은 동시에 분리될 수 있도록 발사관 개방 구동부를 이중화하는 설계 개선이 이뤄졌습니다. 이로써 다수 위성 분리의 신뢰성을 확보했습니다.
분리는 순차 또는 동시 분리로 이뤄지며, 각 위성마다 분리 방향과 속도를 살짝 달리 줘 궤도에서 서로 간섭이나 충돌이 없도록 설계됩니다. 이후 각 위성은 태양전지판을 펼치고, 초기 통신을 시도하며 자력 궤도 비행을 시작합니다.
이번 발사에서는 13기의 위성이 모두 목표 궤도에 성공적으로 분리되고, 특히 주 위성은 정상 궤도 안착 후 교신도 확인되었다는 소식이 전해졌습니다. 이는 우리 기술로 개발된 발사체와 분리 시스템이 실용 위성 발사 수준에 도달했음을 의미합니다.
반복된 발사 경험과 데이터 축적이 만든 신뢰도
이번 4차 발사 성공이 의미 있는 이유 중 하나는, 이전 1~3차 비행을 통해 쌓인 경험과 데이터가 실제 성능 향상으로 이어졌다는 점입니다.
누리호 개발 초기에는 1단 엔진 클러스터링, 3단 액체 엔진 연소, 위성 분리 메커니즘 등 여러 불확실성이 있었고, 실제로 1차 비행에서는 마지막 3단 엔진이 설계대로 완전히 연소하지 못해 궤도 진입에 실패한 바 있습니다.
이 뒤로 설계 보완, 부품 개선, 더 정밀한 제어 알고리즘 개발, 그리고 반복된 시험 발사와 데이터 분석이 이어졌습니다. 특히 2·3차 비행에서 위성 궤도 투입에 성공하면서 기술이 검증되기 시작했고, 4차 발사에서는 탑재량도, 목표 궤도 고도도 모두 높이면서 안정성까지 확보했다는 평가가 나옵니다.
즉, 이번 4차 발사는 “우연한 성공”이 아니라, 반복된 개발과 테스트, 수정, 그리고 경험 축적이 만든 “신뢰 가능한 시스템”의 결과입니다.
앞으로의 의미와 우주 강국으로의 발판
누리호 4차 발사의 성공은 단순한 한 번의 이벤트를 넘어서, 한국이 ‘독자 우주발사체 기술’을 실전에서 활용 가능한 수준에 올려놓았다는 의미가 큽니다. 이는 국내 위성 발사 뿐 아니라, 향후 상업 발사 시장 진출, 민간 위성 발사 수요 대응, 그리고 우주 산업 생태계 확장에 중요한 밑거름이 됩니다.
또한 ‘다중 위성 클러스터 발사 + 안정적 분리 시스템 + 궤도 정확도 확보’라는 조합은 앞으로 더 다양한 위성 임무, 관측 위성, 통신 위성, 군사/민간 위성 동시 발사 등 여러 가능성을 열어줍니다.
앞으로 누리호 또는 그 후속 발사체를 통해 국내 우주 산업이 더욱 활성화된다면, 오늘의 4차 발사는 한국 우주 개발 역사에서 매우 중요한 분기점이 될 것입니다.
과학적 도전, 반복된 도전이 만들어낸 오늘의 성공
누리호 4차 발사 성공은 단지 ‘로켓이 하늘을 날았다’는 뉴스가 아닙니다.
- 3단 액체 엔진의 안정적인 점화와 제어
- 페어링 분리 메커니즘의 정밀 동작
- 유도·항법·제어 시스템의 궤도 삽입 정확도
- 다중 위성 탑재 및 분리 시스템의 신뢰성
- 반복된 발사 경험과 데이터 기반 설계 보완
이 모든 요소가 맞물려 “위성 발사 → 궤도 안착 → 분리 → 위성 운용”이라는 복잡한 과정을 성공으로 이끌었습니다.
이제 한국은 단순한 우주실험을 넘어, 실용 위성 발사체를 운용할 수 있는 단계에 들어섰습니다. 앞으로 대한민국이 펼칠 우주 개발의 미래가 더욱 기대되는 이유입니다.