나로호 발사 조사위원회 중간 조사결과 자료

1. 나로호 발사 조사위원회 개요

□ 운영 목적 및 임무

○ 나로호 2차 발사의 성공을 위해 1차 발사과정에서의 위성궤도 진입 실패에 대한 객관적 원인 규명과 개선 방안 도출

- 한국항공우주연구원과 (러)흐루니체프社의 한․러 공동조사 결과에 대한 객관적 검증 및 자체 원인분석 결과 보고

○ 나로호 발사 전후로 언론 등이 제기한 의문점*에 대해 철저히 조사함으로써 나로호와 관련된 불필요한 의혹 해소

* 나로호 발사과정에서 발사장 이물질 분리 의혹 등

□ 구성 및 운영 현황

「나로호 발사 조사위원회」산하에 페어링 분리장치 조사․분석을 전담하는「페어링 전문 조사 TF팀」별도 운영 중

○ 나로호 발사조사위원회(09.8.28 구성, 위원장 : 이인 KAIST교수)

- 한국항공우주연구원과 나로호 개발 참여 기업은 배제하고, 위성궤도․페어링 관련 산학연 전문가 7명*으로 구성

*  위성궤도 3명, 페어링 구조 3명, 신뢰성평가 1명

- 현재까지 총 7회 회의 개최

○ 페어링 전문 조사 TF팀(09.9.18 구성)

- 기존「나로호 발사 조사위원회」위원 2명과 국방과학연구소 페어링 관련 전문가 3명*으로 구성

* 전문 분야 : 유도탄 유도제어, 페어링 구조설계, 폭약 및 분리장치

- 현재까지 총 13회 회의 개최

2. 조사․분석 중간 결과

2.1 전체 비행상태 분석 결과

ㅇ 나로호 1차 비행시험에서는 한쪽 페어링의 비정상 분리 이외에 다른 비정상 상황은 없었음을 확인

- 발사 준비단계, 1단 엔진 및 킥모터 작동상태, 위성분리 등은 정상적으로 이루어짐

ㅇ 나로호 비행과정 중 상단의 텀블링 운동, 위성궤도 진입 실패는 한쪽 페어링의 비정상 분리에 의해 발생

- 페어링이 한쪽만 분리되어 남아있는 페어링 무게로 인해 위성궤도에 진입하기 위한 속도를 얻지 못한 것으로 분석

2.2. 페어링 비정상 분리 원인 분석

□ 페어링 비정상 분리 상황에 대한 추정 원인

ㅇ 나로호의 원격측정정보, 지상 실험자료 등을 분석한 결과,   페어링 비정상분리 상황에 대한 2가지 유력한 추정 원인 도출

- (추정 원인 1) 양쪽 페어링 분리화약이 216초에서 동시 폭발되었으나, 한쪽 페어링은 페어링의 기계적 문제점 등으로 인해  216초가 아닌 540초에서 분리

- (추정 원인 2) 한쪽 페어링의 분리화약은 216초에 정상 폭발하였으나, 나머지 한쪽 페어링 분리화약이이 위성분리 시점인 540초 대역 에서 비정상적으로 지연 폭발, 540초에서 페어링 분리

□ 비정상 분리 상황별 분석 결과

ㅇ 각각의 추정 원인에 대한 정밀 분석 중이며, 향후 페어링 분리 지상실험, 진공 기폭 실험 등을 거쳐 최종 결론 도출 예정

【 2가지 추정 원인에 대한 검토 결과】

추정 원인 1	양쪽 페어링의 분리화약이 216초에서 동시 폭발되었으나, 한쪽 페어링은 216초에 분리되지 않고 540초에서 분리
검토 내용	ㅇ 분리화약은 정상적으로 폭발하였으나 비정상 분리측 페어링 분리구조의 결함이 발생할 경우, 비행 및 외부하중에 의해 최종 분리현상이 발생될 것으로 예상 ㅇ 위성 분리 후 상단의 텀블링 운동에 의해, 위성과 상단의 충돌 가능성에 대한 분석 필요 ㅇ 우주환경에서의 분리화약의 폭발 성능 확인 및 비정상 폭발 가능성에 대해 검토 필요

추정 원인 2	한쪽 페어링의 분리화약이 위성분리 시점인 540초 대역에서 비정상적으로 지연 폭발되어 540초 시간대에 페어링 분리
검토 내용	ㅇ 위성 분리 시점과 비정상 분리 페어링의 분리 시점 사이에 화약의 갑작스러운 폭발이 발생할 수 있는 원인 검토 필요 - 540초 시간대에서 비정상 분리 페어링측 분리화약에 2,200~ 2,400V의 고전압이 공급될 수 있는 비정상 상황 분석 필요 ㅇ 216초와 540초 부근의 진동측정(원격측정정보) 결과로는 540초 대역에서 분리화약의 폭발여부는 판단하기 곤란하므로, 지상시험을 통해 진동특성에 대한 추가 분석 필요 ㅇ 위성과 상단의 충돌에 의한 전기적 에너지의 비정상 공급가능성 분석 필요

□ 향후 중점 분석 항목(페어링 조사 TF팀 검토 결과)

ㅇ 540초 시간대 진동현상 추가 분석

- 페어링 분리실험 등을 통해 540초 부근의 진동이 화약폭발에 의한 것이지 기계적 진동에 의한 것인지에 대한 분석 필요

ㅇ 페어링 분리 동영상에서 확인된 특이 현상(540초 부근의 덜컹거림과 비산물 발생 등)에 대한 원인 분석과 위성과 상단의 충돌 가능성 분석

ㅇ 540초 부근에서 특정 온도센서(43T011) 온도 재상승 현상이   분리화약 폭발로 인한 온도 상승인지 여부에 대한 분석

2.3. 기타 발사과정에서의 의문점에 대한 조사 결과

□ 나로호 발사과정에서 이물질 분리 문제

ㅇ「발사과정에서 분리된 이물질」은 화염유도로 출구의 우수 유입방지 콘크리트이며 발사체에 미치는 영향 없음

□ 발사통제실(MDC) 상황표시 화면 오류

ㅇ「MDC 화면 “2단 엔진 점화” 미표시」는 2단 엔진 작동 표시  소프트웨어 논리구조 문제*이며 실제 2단 엔진은 정상 작동

* 일부 나로호 원격측정정보 수신 불량으로 2단 엔진 미작동으로 판정

- 원격측정 신호가 정상적이지 못한 악조건에 대비, 2단 엔진 작동 판단 소프트웨어 논리 구조 보완 필요

3. 향후 계획

□ ‘09.11월 중순 : FSDU 고압측정 앰프 확인 실험 실시(항우연)

ㅇ 진공상태에서 고전압 측정 앰프 고장 재현 실험

□ ‘09.11월말 : 페어링 분리 2차 실험(항우연)

ㅇ 216초 및 540초 시간대 페어링 분리 재현

ㅇ 온도, 진동, 변형률 등 측정을 위한 센서 추가 설치

□ ‘09.12월말 : 최종 보고서 제출

붙임1	나로호 발사 조사위원회 구성 현황

□ 나로호 발사 조사위원회(09.8.28 구성, 총 7명)

성 명	소 속	직 위	전 공
이 인(위원장)	KAIST 항공우주공학부	교수	구조․진동
김승조	서울대 기계항공공학부	교수	구조
이범선	경희대 전자전파공학과	교수	전기․전자
김재수	조선대 항공우주공학과	교수	공기역학
노태수	전북대 항공우주공학과	교수	궤도공학
은 탁	마이크로인스펙션	사장	구조․제어
김형의	기계연구원 신뢰성평가센터	센터장	유공압 제어 고장분석

□ 페어링 전문 조사 TF팀(09.9.18 구성, 총 5명)

성명	소속	직책	전문 연구분야
이 인 (팀 장)	KAIST 항공우주공학과	교 수	구조․진동
이범선	경희대학교	교 수	전기․전자
권기복	국방과학연구소	그룹장	유도탄 유도 조종장치 연구
박태학	국방과학연구소	책임연구원	기계구조 설계 및 해석연구
송기근	국방과학연구소	책임연구원	폭발 및 분산장치계열연구

붙임2	나로호 발사 조사위원회 조사활용 요약

□ 나로호 발사 조사위원회

일자	회의목적	회의내용
1차 8/28	나로호 발사진행경과 및 위성궤도 미진입 상황 설명	-나로호 발사진행경과 보고 -페어링 비정상분리 상황 보고 -조사위원회 운영방안 협의
2차 09/11	나로호 PLF 비정상분리에 대한 1차 원인분석 결과보고	-나로호 원격측정정보 1차 분석 결과 발표 -페어링 분리장치 구조, 작동방식 보고 -나로호 부착 카메라 영상 정보 분석결과 발표
3차 9/15 ~9/16	나로우주센터 현장방문하여 발사과정 종합 점검	-발사과정에서 이물질 분리상황보고 -MDC 내 킥모터 작동 표시등 작동 상황 보고 -발사장내 연료 공급장치 등 관련 시설 현황 보고
4차 9/29	540초대 가속도계 데이터 분석 결과 설명 및 TFT 활동 설명	-페어링 비정상 분리에 대한 원인 분석 -페어링 전문조사 TFT 분야별(기계,전기,화약) 진행상황 보고
5차 10/08	TFT 진행상황 발표	-PLF 비정상 분리에 대한 원인 분석 진행상황보고 -제2차 한-러 공동조사위 결과 보고 -질의 답변
6차 10/20	원인분석을 위한 실험 결과 발표 및 TFT 활동내용 보고	-PLF 분리용 파이로 기폭 전기시스템의 진공시험 결과 발표 -페어링 전문조사 TFT 의 분석현황 발표 -조사위원회 보고서 목차 논의
7차 11/2	중간 조사 발표 내용 검토	-조사위원회 중간발표 내용 검토 -페어링 TF팀의 요구사항 질의 응답