한국형발사체 알아보기

안녕하세요! 짱이 엄마 항공과학편 입니다.

오늘은 한국형발사체 에 대하여 알아보려고 합니다.

한국형발사체(KSLV-II) 개발사업은 약 10년에 걸쳐 약1조9,572억원의 자금이 투입되는 범국가적인 우주개발 사업이며, 1.5톤급 실용위성을 지구상공 고도 600~800km의 저궤도에 진입시킬 수 있는 우리나라 독자적 우주발사체를 개발하는데 그 목표를 두고 있습니다.

우리나라는 나로호 위성개발을 통하여 축척되어진 기술력을 바탕으로 고추력 엑체엔진 개발, 추진기관 시험설비 및 장비구축, 발사체의 체계종합 및 운용능력의 확보 등 발사체 개발에 필요한 핵심기술을 갖출수 있게 됩니다.

발사체는 3단형으로 1단은 75톤급 엑체엔진 4기를 적용시켜 300톤급으로 만들고,  2단은 75톤급 액체엔진 1기,  3단은 7톤급 액체엔진 1기가 사용되어 집니다.

이 개발사업은 총 3단계로 이루어져 있는데, 현상태는 발사체 시스템 및 예비설계 검토, 추진기관의 시험설비 구축, 7톤급 액체엔진실험 등을 목표로하여 1단계사업(2010.03~2015.07)사업을 마치고, 2단계사업(2015.08~2018.12)을 진행중에 있습니다. 

2단계 사업에서는 발사체와 엔진의 세부설계 및 75톤급 지상용 엔진과 시험발사체 개발을 완료예정이며,  3단계 사업(2018.12~2021.03)에서는 3단형 발사체 시스템 기술개발을 마치고 2회의 발사시험 성공여부를 최종적으로 확인하게 됩니다.  제원으로는 총길이 약 47.2m, 직경 약 3.5m, 총중량 추진체 포함 약200톤, 탑재무게 1,500kg, 투입궤도는 고도 600~800km 의 지구저궤도이며 특징으로는 3단형이며 1단은 75톤 액체엔진 4기 묶음구성으로 되어 있습니다.

한편 엔진은 발사체 기술의 가장 중요한 핵심입니다.  이 엔진개발을 위해 연소시험설비, 터보펌프 실매질 시험설비 및 지상과 고공 엔진 연소시험설비, 추진기관 시스템 시험설비 등의 총 열가지의 엔진시험설비가 나로우주센터 등에 만들어 졌습니다.   이제까지 우리나라에서는 고추력 엔진시험이 가능한 대형시험설비가 전무하여 실제적인 엔진개발이 불가능해 왔습니다. 엔진시험 시설에는 75톤급과 7톤급 엔진의 핵심구성품인 연소기, 터보펌프, 가스발생기 등의 성능시섬과 총 조림된 엔진시스템의 고공 및 지상환경 시험이 단계적으로 진행되어 집니다.

 

각각의 구성품 및 엔진별로 준비 및 수행, 결과 분석에는 약 1주일 정도의 시간이 걸리는 시험을 약 수십회에서 200회 정도를 진행할 계획을 가지고 있습니다.  이 엔진개발에는 수많은 기술적 어려음이 상주합니다.  가장 큰 문제는 연소불안정입니다.  이는 연소과정에서 진동이 발생하거나 추진제 공급계통의 교란, 음향장 등이 연소실 내에서의 압력, 온도, 유속 등에 영향을 끼쳐 불안정한 연소상태가 되는 것을 말합니다.

이는 엔진이 폭파되는 등의 대형 폭발사고를 야기시킬 수 있어 아주 큰 위험을 초래할 수 있습니다.  이런 연소불안정 현상은 1930년대부터 액체로켓이 개발되어진 이래 문제시 되어 왔지만 지금까지도 완전히 해결되지 않고 있습니다.  현재의 기술력으로는 연소불안정의 근본적인 제거가 불가능하므로 연소불안정 문제가 나타나기 시작하면 안정화  장치등의 새로운 구조물을 부착하거나 그래도 해결이 불가능하다면 설계변경과 함께 새롭게 제작하여야하는 등 개발계획에 큰 차질을 발생시킬수 있습니다.  그러므로 발사체 엔진개발은 기술과 함께 개발경험과 노하우가 중요한 이유입니다.

엔진개발은 짧은 연소시간 동안 고압, 고온, 극저온을 함꼐 견디는 극한의 시스템을 만드는 기술이기 때문에 연소불안정 외 과열방지, 내열합금기술, 극저온 취급기술 등의 여러 고난도의 기술들이 새롭게 개발되어 지거나 적용되어져야 합니다.

이에 우리나라는 이 엔진개발에 꾸준한 투자와 기술력 개발에 매진하고 있으며 지속적인 연구개발 성과에 힘입어 세계 각국과의 경쟁에도 밀리지 않고 있습니다.

이상으로 한국형발사체에 대하여 간략하게 알아 보았습니다.

이 자료가 도움이 되시길 바라며 또 찾아 뵐께요...

좋은 하루 되세요^^