부산대학교(총장 최재원) 우주발사체·우주수송 교육연구센터(SLV·ST ERC)는 우주항공청과 부산광역시의 지원을 받아 개발한 2단형 과학로켓 「샛벌-2」의 비행시험을 지난 7일 오전 전남 고흥에서 수행했다고 9일 밝혔다.

이번 비행시험은 우주항공청 미래우주교육센터 사업의 일환으로 추진됐으며, 부산대를 중심으로 이노스페이스, 대한항공, 인하대가 공동연구기관으로 참여했다. 정부와 지방자치단체, 대학 및 산업체가 연계해 실제 발사체의 설계·제작·시험·발사와 비행실증까지 수행하는 실전형 우주 전문인력 양성 프로그램이다.

‘샛벌-2’는 전장 4.1m, 이륙중량 138kg의 2단형 과학로켓이다. 부산대 대학원생과 연구진은 발사체 시스템 설계와 통합을 주도했으며, 공동연구기관 및 전문기업과 협력해 하이브리드 로켓 추진기관, 발사대, 구조체, 항전·통신시스템, 단분리 및 회수시스템 등을 개발했다.

‘샛벌’이라는 명칭은 부산대를 상징하는 효원(曉原), 즉 ‘새벽 벌판’에서 따왔다. 또한 ‘샛별’과 유사한 발음으로 새로운 우주 시대를 열어 갈 학생들의 도전과 미래를 상징한다.

특히 이번 발사체에는 금속 3D 프린팅을 비롯한 첨단 적층제조 기술이 폭넓게 적용됐다. 고온·고압의 연소환경에서 작동하는 로켓엔진 주요 부품은 니켈계 초내열 합금으로, 추진제 탱크는 티타늄 합금으로 제작됐다. 항전장비 구조물과 장착부 등에도 적층제조 기술이 활용됐다.

기업별로는 비츠로넥스텍이 엔진과 추진제 탱크의 금속 3D 프린팅 제작을 맡았고, MWMW는 회수시스템을 개발했다. 제노코는 전원공급장치와 하네스를, 에이티테크와 에스엠정공은 동체를 제작했다. 부산대 경량부품가공센터도 추진기관 부품 제작에 참여했다.

연구진은 앞서 9월 19일과 10월 3일 비행시험을 준비하는 과정에서 확인된 통신·점화계통 문제로 발사를 연기한 뒤, 면밀한 분석과 시스템 재점검을 통해 10월 17일 첫 비행시험 샛벌-1 발사를 수행했다. 1차 발사에서는 1단 하이브리드 로켓 추진기관과 비행안전·회수계통의 작동을 확인했으나, 단분리와 2단 추진기관 작동까지는 진행되지 못했다. 연구진은 1차 시험에서 확보한 데이터를 분석하고 추가 지상시험과 시스템 보완을 거쳐 샛벌-2 비행시험을 재개했다.

이번 샛벌-2 시험에서는 1·2단 추진기관의 점화와 연소, 단분리, 1·2단 낙하산 사출 등 주요 비행 시퀀스가 수행됐다. 특히 부산대가 개발해 온 회전 데토네이션 로켓엔진(Rotating Detonation Rocket Engine·RDRE)이 2단 추진시스템으로 적용돼 단분리 이후 실제 비행환경에서 점화와 초기 작동이 이뤄졌다.

RDRE는 연소실 내부에서 데토네이션파가 연속적으로 회전하며 연소하는 차세대 추진 방식이다. 이번 시험은 RDRE를 개별 추진기관 지상시험 단계에서 실제 발사체의 추진제 공급, 점화, 구조, 항전, 단분리 시스템과 통합하고, 비행환경에서 점화 및 초기 작동 데이터를 확보했다.

강한 바람으로 일부 제한이 있었지만, 샛벌-2의 1단과 2단은 모두 회수됐다. 연구진은 현재 확보된 비행자료를 정밀 분석해 각 시스템의 작동 특성과 후속 개선사항을 검토하고 있다.

이번 시험은 부산대 대학원생들이 체계공학적 접근을 바탕으로 발사체 개발 전 과정을 주도했다. 대학원생들은 시스템 설계부터 제작, 총조립, 지상시험, 시스템 통합, 발사운용, 비행시험, 데이터 분석에 이르는 전 과정에 참여했다.

최정열 부산대 우주발사체·우주수송 교육연구센터 책임자(항공우주공학과 교수)는 “시험 과정에서 문제가 발생했을 때 이를 단순한 실패로 받아들이기보다 원인을 분석하고 시스템을 다시 검증해 다음 비행으로 이어가는 것이 실제 발사체 개발 과정”이라며 “대학원생들이 문제 발생과 원인 규명, 개선, 재시험, 실제 비행에 이르는 전 과정을 직접 수행했다는 점에서 교육적으로 큰 의미가 있다”고 말했다.

이어 “회전 데토네이션 로켓엔진과 같은 미래 우주추진기술을 실제 비행체에 적용해 비행환경에서 점화와 초기 작동을 확인하고 데이터를 확보한 것은 향후 연구의 중요한 기반이 될 것”이라고 설명했다.

이번 비행시험에는 관계기관의 협력도 중요한 역할을 했다. 한국항공우주연구원 고흥항공센터는 발사체 조립과 점검을 위한 격납고와 발사장 등 시험 기반시설을 제공하고 발사운용을 지원했다. 고흥군은 경찰·소방 등 관계기관과 협력해 발사 안전 확보와 현장 지원에 나섰다.

부산대 우주발사체·우주수송 교육연구센터는 향후 샛벌-1·2 비행시험에서 확보한 추진·비행·항전 데이터를 분석하고, 분석 결과를 발사체 시스템의 성능과 신뢰성 향상에 반영할 계획이다. 또한 RDRE를 비롯한 미래 우주추진기술과 발사체 연구를 지속하며, 실제 발사체 개발 경험을 갖춘 우주 전문인력 양성에도 힘쓸 예정이다.