다누리

다누리는 한국항공우주연구원이 개발하여 2022년 8월 5일에 발사한 대한민국 최초의 달 궤도 탐사선이다. 2022년 12월 28일, 다누리가 달 궤도 진입에 성공하면서 대한민국은 세계 7번째 달 탐사국[7] 반열에 올랐다.

다누리의 정식 영문명은 Danuri이며, NASA에서는 KPLO(The Korea Pathfinder Lunar Orbiter)로 칭하는 가운데 NASA 이외의 해외 우주관련 기사에서는 대부분 Danuri로 명기한다.

다누리의 목표는 달 탐사 기술과 과학을 향상시키는 것으로 우주 탐사 위성 기술의 독자 개발, 국제 협력 증진, 미래 달 자원 확보 및 우주 영역 증대, 새로운 세대에게 우주 관련 활동에 대한 영감과 교육 등을 목표로 한다.

위성 본체 개발 기술은 대부분 확보되어 있으므로 심우주 탐사 위성 개발 관련 기술인 비행/관제/제어 기술 (소위 심우주 G(Guidance), N(Navigation), C(Control) 기술) 및 심우주 지상국 개발 기술, 대형 추진 시스템 개발 기술을 획득/검증하는 것이 목표다.

과학적 목적은 2단계 달 임무인 달 착륙지 선정을 위한 달 표면의 고해상도 영상 촬영, 달의 지질과 자원 탐사, 달 표면과 근처 영역의 우주환경 연구로 달 자기장 지도 획득, 방사능 세기 연구 및 고에너지 입자 밀도 연구 등이 있다.

다누리는 발사형상 체적이 1.82m(가로)×2.14m(세로)×2.29m(높이), 궤도형상 체적은 6.30m(가로)×3.18m(세로)×2.67m(높이)에 총 중량 678kg(연료 260kg 포함)이다. 탑재체의 기능을 지원하는 본체 및 궤도선 고유의 임무를 수행하는 탑재체(6개, 총 34.2kg) 두 부분으로 구성됐고, 소비 전력은 760w이다.

다누리(KPLO - NSSDCA[9] ID: 2022-094A) 에 탑재되는 주요 탑재체는 총 6개이며, 이들 장비의 합산 중량은 34.2kg이다.[10]

탑재체 및 그 목적들을 보면 알겠지만 다누리는 한국형 달 착륙선을 띄우기 위한 준비이자, 동시에 아르테미스 계획과 그 이후 인류의 달 탐사의 선봉이 될 예정이다. 다누리는 LUTI, KGRS, PolCam으로 달의 지형도와 자원 지도를 완성하고, 섀도우캠으로 달 남극의 물 분포를 분석해 최적의 달 기지 건설부지를 찾아내어 미래 인류의 달 탐사에 크게 기여할 것은 물론, DTNPL으로 세계 최초의 지구-달 우주 인터넷을 실증해 향후 루나 게이트웨이와 그 이후 건설될 월면 기지에서 이를 응용할 수 있는 기반을 마련할 것이다.

한국항공우주연구원에서 개발하는 LUTI를 제외한 다른 국내 탑재체들은 공모를 통해 2016년에 선정됐다. 한미 우주협력협정에 따라 NASA로부터 대한민국에서 처음 시도하는 심우주 비행/관제/제어 기술에 대한 지원을 받는 대신 NASA의 탑재체를 싣기로 했으며, 미국 애리조나 대학교에서 제안한 섀도우 캠(Shadow Camera, SHC)을 2017년 NASA에서 선정했다.# 이 탑재체는 달의 극지방의 영구적으로 어두운 부분을 집중적으로 관측하여, 극미량 존재하는 달의 물 분자를 탐지하는데 기여 할 것으로 예상된다.

노무현 정부는 달 탐사 계획을 최초로 고안해, 2020년 달 궤도선 발사를 목표로 계획했다. 박근혜 정부는 이를 2017년으로 앞당겼으나 현실적인 문제로 인해 문재인 정부 들어서 2020년으로 다시 바뀌었다. 이후 2019년 9월, 과학기술정보통신부는 애초 2020년으로 계획된 1단계 달 궤도선이 19개월 미뤄져 2022년 7월로 미뤄졌다는 소식을 전했다.# 2016년부터 계획된 달 궤도선의 목표 중량은 550kg이었으나 현실성을 고려해 678kg으로 상향했다. 당초 원궤도(장·단반경 100km)에서만 운항하도록 한 계획을 9개월은 타원궤도(장반경 300km, 단반경 100km)에서, 3개월은 원궤도에서 하도록 변경했다.

위 이미지상의 궤도는 위상 전이 궤적이라 하며, 지구궤도를 여러 번 돈 후에 지구궤도를 이탈, 달 궤도로 전이한다. 연료 소모량이 많은 편이지만 대신 달 궤도 진입까지 여유가 있어 탐사선의 오류나 오차 수정 등 이상사태 대응에 용이하다.#

2019년 9월 항우연은 위상 전이 궤적을 사용하기로 결정했다. 늘어난 위성중량에 따른 연료부족 문제를 해결하기 위해 1년 내내 100km의 원궤도에서 운용하기로 한 것을, 9개월 타원궤도(장반경 300km, 단반경 100km) + 3개월 원궤도(100km)로 조정한 것이다. 중간에 탐사선의 궤도를 변경해야 한다는 고난이도 과제가 있어서 이를 위한 NASA의 지원이 필요한데, 초반에 NASA 측은 이러한 항우연의 궤도수정 계획에 반대했다.#

대신 NASA는 WSB(Weak Stability Boundary) 궤적을 이용하여 달 궤도에 진입하는 방법을 제안했다. 이는 탐사선을 라그랑주점 중 L1 포인트까지 보낸 후 약간의 추력을 이용해 달 궤도로 보내는 방법으로, 연료소모량이 적다. 중량이 늘어남에도 항우연이 희망하는 탐사기간 1년을 충족시킬 수 있지만, 성공한 지 30년도 안 지난 비교적 최신 항법으로 우주개발에 막 뛰어든 대한민국과 같은 국가에겐 무리수였다.

그러나 아르테미스 계획과 연결되면서 NASA가 WSB 궤적에 대한 기술지원을 해주겠다고 적극적으로 자처했다. 항우연 측에서 NASA의 제안을 받아들였으며# 최종적으로는 '달 궤도 전이 방식'(BLT/WSB)으로 확정됐다.#

2021년 4월. 달 궤도선 개발을 완료했다.#

2021년 8월 30일, NASA에서 개발한 주요 탑재체중 하나인 섀도캠이 탑재되었다.#

2021년, 궤도선의 조립 시험과 환경 시험을 완료했다.

2022년 1월 26일부터 2월 28일까지 궤도선의 이름 공모전을 진행했으며, 2022년 5월 23일 다누리로 최종 선정됐다.관련 사이트

2022년 7월 5일 특수 컨테이너에 실려 항우연을 떠났으며, 항공편을 통해 미국 발사장으로의 이송을 시작했다. #

2022년 7월 7일 아틀라스 항공 보잉 747-400F 화물기에 실려 올랜도 국제공항까지 [14] 이송된 뒤 케이프 커내버럴 우주군 기지에 무사히 도착했고 #, 이후 시스템 점검, 추진제 극성시험, S밴드 통신시험 등을 거치며 이상이 없음을 확인했다.

위와 같은 달 궤도선 다누리 개발비를 포함한 총 탐사 비용은 2019년에 당초 계획한 1,978억 원에서 355억 원이 추가되어 2022년 8월 초 기준 총 2,333억 원이 투입됐다.

예정된 궤적수정기동 중 일부는 오차에 따라 생략될 수 있다.

KPLO가 달 궤도에 안착하면 한달 가량 본체의 기능 시험, 각 탑재체 초기동작 점검, 광학탑재체 검보정 등 시운전을 한 뒤, 2023년 2월 4일부터 본격적인 탐사 임무에 착수했다.

KPLO의 정상운용 궤도는 달 상공 100km이며, 달의 북극-남극을 지나는 궤도를 하루 12회 공전하며 달 관측 및 과학기술 임무를 수행한다. 필요시 탐사선의 안정적인 궤적 유지를 위한 궤도 기동과 태양 직사광 노출에 따른 열 조건 유지 차원에서 회전 기동을 행한다.

이러한 KPLO의 탐사 활동은 대전에 있는 임무운영센터(KMOC)에서 심우주 통신용 대형안테나가 위치한 경기여주위성센터[20] 및 NASA 산하 DSN 기지국을 통해 관제한다.

2023년 6월 27일, 과학기술정보통신부와 한국항공우주연구원에서 다누리의 첫 번째 임무 연장 결정을 발표했다. 당초 계획인 1년에서 3년으로 연장하는 것으로, 본래 계획 상으론 2023년 12월 즈음에 임무 종료 예정인데 2025년 12월까지 달 탐사를 이어가게 된 것. 팰컨 9이 정확하게 계획된 경로로 다누리를 올려줬고, 항행 및 달 궤도 안착 과정 또한 매우 정밀하게 이뤄져 본래 202.64㎏로 예상됐던 연료 소모량이 172.92㎏만 사용한 것으로 분석됐다고 한다. 현재 남은 잔여연료량이 약 80kg 정도라 연간 평균 연료사용량을 약 26~30㎏로 잡으면 최소 2년 이상은 임무연장이 가능하고, 그 이후엔 다누리 본체 부품의 노후화로 인해 하루의 2/3 정도만 가동하는 식으로 운영하는 제약이 생기지만 탐사에는 크게 지장이 가는 수준은 아니라고. 일단 24~25년에는 이전 촬영 위치를 더욱 자세히 촬영하고 다른 각도에서 찍는 임무 및 통신 실험을 하는 쪽으로 계획을 수립한 듯 하다.


2025년 2월, 다누리의 두 번째 임무 연장 결정을 발표했다. 2027년 12월까지 2년 추가 운용하며, 현재 달 상공 약 100km에서 공전하는 중인 것에 변화를 주어 60km로 고도를 확 낮춰 더 자세한 달 표면 탐사를 할 것이라고 한다. 이후 달 착륙선과 유사한 궤도를 도는 운용 시험을 하고 2028년 3월에 달 표면과 충돌시켜 임무를 종료할 예정이다.

2025년 2월 20일, 다누리의 연장 임무 수행을 위해 달 상공 60km로 임무 궤도를 낮추는 고도 하강 기동을 성공적으로 수행했다. 기존에는 근지점 82km, 원지점 119km이였지만 하강 기동을 통해 근지점 38km, 원지점 86km로 하강하였다.


2025년 9월 24일, 별도의 기동없이도 안정적인 궤도 유지가 가능한 '동결 궤도' 진입에 성공했다. 이번 기동은 NASA와의 협력으로 진행되었으며, 다누리는 2027년까지 이 궤도에서 임무를 수행하게 된다.

  관련 문서: 다누리/탐사자료

이름이 지어지기 전에는 한국형 달 궤도선 또는 시험용 달 궤도선으로 불렸으며, 이후 공모전을 통해 다누리로 불리게 되었다. 다누리는 대한민국 달 탐사 계획의 1단계 사업이기도 하다.

한국항공우주연구원 측에 따르면 '다누리'는 '달'과 누리다는 뜻의 '누리'가 더해진 이름이다. 아라온호와 비슷하게 국가주도 사업에 순우리말 명칭 내지는 순우리말과 비슷한 느낌을 주는 조어를 붙이는 관례를 따른 것으로 보인다.

스페이스X에서 제공하는 영상을 토대로 한국항공우주연구원을 비롯한 지상파 방송사 3사, 뉴스전문채널 등에서 한국어 중계방송을 진행했다.

스페이스X에서 생중계했던 KPLO 미션 영상.[42]