우주발사체

한국항공우주연구원

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공학 >토목ㆍ도시 >항공우주공학
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2020.03.18

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우주선진국은 우주발사체 기술을 확보해 자주적 우주개발을 추진하고 있다. 우주발사체는 위성 발사와 우주탐사를 위해 반드시 필요한 운송 수단으로 국가 간 기술 이전이 불가능해 독자 개발이 필수적이다.

우주 강국들은 자국의 우주 발사체로 독자 우주개발을 추진할 뿐만 아니라 타국의 인공위성을 발사해주는 상업 발사 시장도 주도하고 있다. 우주개발국의 지속적인 증가, 소형위성 수요 증가에 따라 상업 발사 시장은 지속적으로 확대될 것으로 보인다.

우리나라는 1990년대 과학로켓 개발을 시작으로 우주발사체 개발을 위한 기반을 다졌다. 한국 최초 우주발사체인 나로호 발사에 성공했으며 이를 기반으로 독자 발사체인 한국형발사체(누리호) 개발에 나서고 있다. 2018년에는 한국형발사체(누리호) 75톤급 엔진 1기를 활용한 시험 발사체 발사에 성공했다. .

차시별 강의

1.	한국의 발사체	한국의 발사체 발사장면 KSR-Ⅰ부터 누리호 시험발사체까지
2.	한국형발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)	독자 기술로 개발하고 있는 우주발사체로 1.5톤급 실용위성을 지구 상공 600~800km 저궤도에 투입할 수 있는 3단형 발사체로, 1단은 75톤급 액체엔진 4기, 2단에는 75톤급 액체엔진 1기, 3단에는 7톤급 액체엔진 1기가 사용된다. 한국항공우주연구원은 나로호 개발 당시 30톤급 액체엔진 구성품 개발 및 75톤급 액체엔진 설계 등 한국형발사체(누리호) 개발을 위한 선행 연구를 진행했다. 이를 바탕으로 한국형발사체(누리호)에 적용되는 75톤급과 7톤급 액체엔진을 자력으로 개발하고 있다. 한국형발사체(누리호)를 성공적으로 개발한 이후 한국형발사체를 기반으로 한 발사서비스 생태계를 육성하고, 소형발사체 플랫폼으로의 연계 및 확장(‘25~’30), 대형 발사체 플랫폼 관련 기술 확보(‘30~’40)를 추진할 계획이다.
	한국형발사체 페이로드 페어링 분리시험	페이로드 페어링 분리시험
	한국형발사체 산화제탱크	한국형발사체 산화제탱크
	한국형발사체 7톤급 액체엔진	한국형발사체 7톤급 액체엔진 인증모델 500초 연소시험 성공
	한국형발사체 75톤급 액체엔진	한국형발사체 75톤급 액체엔진 세척 작업
	한국형발사체 3단 QM 종합연소시험	한국형발사체 누리호 3단 인증모델(QM) 종합연소시험
	한국형발사체 누리호(KSLV-Ⅱ)	시험발사체 vs 한국형발사체 비교 75톤급 엔진 포스터 75톤급 엔진 CG 애내메이션 형상 75톤급 엔진 4기 클러스터링 75톤급 액체엔진 파이러시동기 75톤급 액체엔진 터빈배기노즐 75톤급 액체엔진 연소기 75톤급 액체엔진 연료펌프 75톤급 액체엔진 산화제펌프 75톤급 액체엔진 가스발생기 누리호 1단 체계개발모델(EM) 누리호 1단 산화제탱크 내부 75톤급 액체엔진 시험모델 1호기 시험부 장착
	대한민국 독자개발 우주발사체 누리호! 어디까지 왔을까?	2021년 우주로 솟아오를 대한민국 첫 독자개발 우주발사체 누리호! 2018년 시험발사체 발사 성공이후 쉴 틈 없이 본 발사 성공을 위해 달려온 연구원들! 2,3단 개발과 75톤급 액체엔진 4기를 클러스트링해 가장 강한 300톤급의 추력을 가진 1단 종합연소시험 준비 현황까지. 대한민국 독자 우주발사체 누리호 발사 준비 현황을 만나본다.
	누리호 3단QM 최종 종합연소시험 완료!	발사가 ‘본고사’라면 실제 발사와 동일하게 진행되는 종합연소시험은 ‘모의고사’와 같은 시험이다. 누리호 3단은 이번 종합연소시험을 통해 발사 가능 여부를 판가름하는 모의고사를 성공적으로 통과하였다. 앞으로는 75톤급 액체엔진 4기로 300톤급의 추력을 내는 1단 종합연소시험에 착수하게 된다.
	누리호 발사에 사용될 첫 번째 75톤급 액체엔진 수락시험 성공!	누리호 1단 비행모델에 탑재될 75톤급 액체엔진 4기 중 첫 번째 엔진의 수락시험을 성공적으로 마쳤다. 수락시험은 발사체 장착 전 최종성능을 검증하는 연소시험으로 이번에 수락시험을 마친 엔진은 21년 발사될 한국형발사체 1단에 장착될 예정이다.
	1초를 1분으로! 초고속카메라로 촬영한 누리호 75톤급 액체엔진 시동과정	영하 183도의 액체산소가 흐르는 엔진에서 우주로 가는 3,000도의 불꽃이 만들어지는 시간, 단 1초! 1초 동안 수십개의 밸브가 하나라도 순차적으로 작동하지 않으면 폭발사고로 이어질 수 있는 순간을 영상으로 담아보았다. 초고속카메라로 촬영한 그 찰나의 순간을 공개한다.
	우주강국들이 로켓 엔진을 고체가 아닌 액체엔진으로 개발하는 이유	2021년 발사 예정인 한국형발사체 누리호! 누리호는 왜 고체가 아닌 액체로켓으로 개발되고 있을까요?
	75톤급 엔진 4기 클러스터링 300톤급 추력 한국형발사체 1단 QM PSTC 이송 완료!	300톤급 추력 누리호 1단QM 종합연소시험을 위해 PSTC 이송 완료! 75톤급 액체엔진 4기가 클러스터링된 300톤급 추력의 강력한 힘을 내뿜는 한국형발사체 1단. 조립을 마친 누리호 1단 인증모델이 종합연소시험 수행을 위해 추진기관 시험설비로 이송되었다. 종합연소시험은 발사체가 하늘로 날아 오르지 않을뿐 실제 발사와 똑같이 진행되는 시험이다. 시험설비로 이송되는 누리호 1단 인증모델의 모습을 영상으로 확인해 본다.
	시험발사체(KSLV-Ⅱ TLV)	한국형발사체(누리호)의 주엔진인 75톤급 액체엔진 성능을 실제 비행을 통해 확인하기 위한 발사체로, 2018년 11월 28일 나로우주센터에서 성공적으로 발사됐다. 이를 통해 독자 개발한 75톤급 엔진 성능을 검증했다. 시험발사체의 성공은 발사체 엔진, 탱크 등 구성품의 설계, 제작, 조립기술 등을 확보하고, 한국형발사체(누리호)에 활용될 탑재 서브시스템의 성능도 미리 검증했다는 데 의의가 있다. 시험발사체 발사 성공은 국가과학기술연구회가 선정한 2018년도 출연(연) 10대 우수 연구성과로 선정되었다.
	한국형발사체 누리호 발사 연기... 로켓 발사가 연기되는 이유는?	한국형발사체 누리호 발사가 21년 2월에서, 21년 10월로 연기되었다. 수많은 발사체를 개발한 NASA는 물론 SpaceX에게도 우주발사체 개발 과정에서 연기와 실패는 피할수 없는 숙명과도 같은 존재이다. 로켓 발사가 연기되는 이유는 무엇일까요? 일정 보다는 완벽한 발사체 기술 확보를 목표로 우주발사체 보유국으로 도약해 나갈 것이다.
	국내 독자기술로 SpaceX Merlin 1D급 고압연소기 개발 도전!	SpaceX Falcon9 발사체에 사용되는 Merlin 엔진, 한국형발사체의 심장인 75톤급 엔진을 Merlin 1D급 성능으로 향상시키기 위한 고압 연소기 개발이 한창이다. 최근 축소형 연소기 연소시험을 통해 개발 가능성을 기술적으로 확인하였다. 또한 엔진 연소기 개발에서 난제였던 배플분사기에 3D 프린팅 기술을 활용하여 기술적 난관을 극복하였다. 한국형발사체 누리호 개발과 동시에 진행되는 연구원들의 성능 향상을 위한 노력을 영상으로 만나본다.
	시험설비 높이만 30층! 클러스트링된 300톤급 추력 종합연소시험 준비 상황은?	클러스터링 된 75톤급 엔진 4기가 300톤의 강력한 추력을 내뿜는 종합연소시험! 실제 발사와 동일하게 이루어지는 종합연소시험이 진행되는 추진기관시스템시험설비 높이만 약 30층! 300톤의 강력한 불꽃을 내뿜기 위한 준비가 한창인 현장을 공개한다.
	한국형발사체 누리호 1단 첫 엔진 클러스터링 연소시험 성공!	한국형발사체 누리호 1단 클러스터링 첫 연소시험 성공! 75톤급 엔진 4개를 묶은 300톤급 클러스터링 연소시험 현장을 공개한다.
	누리호 1단 엔진 클러스트링 300톤급 연소시험 초접근영상	우주로 가는 뜨거운 불꽃! 누리호 1단 엔진 클러스트링 연소시험 현장 초근접 촬영 영상이다.
	75톤급 엔진 4기가 하나로! 엔진 클러스터링 조립 현장 공개	75톤급 엔진 4기가 클러스터링되어 300톤급의 강력한 추력을 내는 누리호 1단. 직경 2.6m에 엔진 1기가 장착된 시험발사체와 달리 직경 3.5m에 75톤급 엔진 4기화 함께 필요한 배관, 전선, 밸브 등을 조립해야해서 시험발사체 대비 조립 난이도가 대폭 높아졌다. 비좁은 작업공간에서 정밀한 조립을 위해 혼신을 다하는 연구 현장을 공개한다.
	누리호 1단 100초 종합연소시험 성공!	"누리호 1단 QM 100초 종합연소시험 성공! 1차 시험의 연소시간은 30초 보다 긴 100초 연소를 통해 추진제가 엔진에 정상적으로 공급되고 연소가 안정적으로 진행되는 등 엔진성능을 확인하였다."
	역추진 모터(Retro Motor)	300톤급의 강력한 추력으로 우주로 가는 누리호! 중력을 거슬러 우주로 가기 바쁜 누리호에 뒤로 가는 고체모터가 숨어있다? 단분리를 도와주는 역추진 모터(Retro Motor)를 소개한다.
	한국형발사체 누리호 1단 인증모델 종합연소시험	누리호 1단 엔진 클러스터링 300톤급 연소시험 상단부 누리호 1단 엔진 클러스터링 300톤급 연소시험 초근접 촬영 누리호 1단 인증모델 종합연소시험_1~2 누리호 1단 인증모델 종합연소시험_근접 촬영 누리호 1단 인증모델 3차 종합연소시험_1~3
	한국 독자개발 발사체 누리호 1단 최종 종합연소시험 성공!(드론 촬영)	한국형발사체 누리호 1단이 발사 전 가장 어려운 관문이 종합연소시험에 최종 성공했다. 드론으로 촬영한 생생한 시험현장을 영상을 통해 누리호 1단의 300톤급 추력을 느껴본다.
	순수 우리 기술로 우주로 가는 3천도의 불꽃을 만들다	한국 독자 개발 우주발사체 누리호, 10월 발사 카운트다운! 2016년 5월 3일 75톤급 액체엔진이 처음 내뿜은 1.5초의 불꽃은 2021년 3월 25일 300톤듭의 우주로 가는 불꽃으로 피어올랐다. 수많은 기술적 난관을 극복하고 순수 우리 기술로 만들어가는 한국형발사체 누리호 연구원들의 피와 땀으로 만들어진 우주로 가는 대한민국의 불꽃을 영상으로 만나본다.
	독자 개발 한국형발사체 참여 산업체는?	국내 독자 기술로 개발되는 한국형발사체 누리호는 한국항공우주연구원과 수많은 국내 기업들이 함께 만들어가고 있다. 한국항공우주연구원은 누리호 개발을 통해 국내 우주개발 역량을 고도화하고 산업체를 육성하는 등 우주산업생태계를 조성해가고 있다. 미래 한국판 SpaceX를 꿈꾸는 산업체들을 영상으로 확인해 본다.
	대한민국 독자개발 한국형발사체 누리호 발사대 기립!	대한민국 독자개발 우주발사체 누리호! 1,2,3단이 결합된 누리호 인증모델이 발사대 인증시험 수행을 위해 발사대로 이동하였다. 처음오르 공개된 47.2m 누리호 완전체의 모습을 영상으로 만나본다.
	대한민국 독자개발 한국형발사체 누리호 인증모델(QM) 발사대 이송 및 기립	한국형발사체 누리호 인증모델(QM) 발사대 이송 1~10 한국형발사체 누리호 인증모텔(QM) 발사대 장착 및 기립 1~2
	얇지만 강한 한국형발사체 추진제탱크 개발 성공	높이 47.2M 누리호 추진제탱크 두께는 맥주캔처럼 얇다? 16년이 넘는 기간 동안 연구원들의 노력으로 만들어진 얇지만 강한 추진제탱크 제작 과정을 처음으로 공개한다.
3.	시험발사체 개발 스토리	한국형 발사체의 심장을 만들다
	시험발사체 발사 성공	시험발사체 정상적으로 발사!
	시험발사체 발사 미공개 영상	시험발사체 발사 미공개 영상
	시험발사체가 촬영한 지구	시험발사체가 촬영한 푸른빛 지구
	시험발사체 산화제탱크 내압파열시험	시험발사체 산화제탱크 내압파열시험
	시험발사체 불기둥	시험발사체 불기둥이 두개처럼 보이는 이유는?
	시험발사체 FM 마킹 작업	시험발사체 FM 마킹 작업
	시험발사체 이송 및 기립 완료	시험발사체 이송 및 기립 완료
	시험발사체(KSLV-Ⅱ TLV)	시험발사체 기립 시험발사체 발사 75톤급 엔진 시험발사체 인포 시험발사체 FM 조립 시험발사체 QM 조립 시험발사체 QM 이송 시험발사체 이송 및 기립 완료
	시험발사 성공시 MDC 연구원들의 모습	시험발사 성공시 MDC 연구원들의 모습
	발사체는 얼어붙어야만 발사될 수 있다?	시험발사체는 케로신 연료와 영하 183도의 액체산소를 점화추진제로 사용하여 발사된다. 발사 직전 액체산소가 충전되면 발사체 표면은 얼음을 뒤덮이게 된다. 시험발사체의 전체 운용시퀀스를 확인하는 LCQT(Launch Complex Quali-fication Test)중 얼어 붙는 발사체의 모습을 영상으로 확인할 수 있다.
	종합연소시험이란?	시험발사체 발사 전 최종관문 불 뿜는 발사체를 지상에 묶어두고 진행되는 시험발사체 종합연소시험은 엔진을 포함한 추진기관 전체 추진제 탱크라던지 공급배관 그리고 운영하기 위한 밸브류 밸브를 제어하기 위한 각종 전자 탑재물들이 모두 포함되는 발사체 전체 운영 성능을 검증하는 시험이다.
	엔지니어의 혼이 담긴 돔 스피닝	도자기를 빚듯 만드는 한국형발사체 부품이 있다? 2mm정도의 얇은 두께에, 작은 생채기도 허락하지 않는 추진제탱크 돔 제작! 엔지니어의 혼이 담긴 돔 스피닝 공정을 소개한다.
	다단연소 싸이클 엔진이란?	터빈을 돌리기 위해 사용한 추진제가 연소된 뒤 발생간 가스를 다시 주연소실로 보내 다시 연소시키는 방식이다. 엔진 밖으로 터빈가스를 버리지 않고 터빈을 돌려준 가스를 다시 연소기로 넣어서 연소한다는 개념으로 Closed Cycle, 즉 폐쇄형 싸이클이라고도 한다. 산화제와 일부 연료를 예연소기로 보내서 산화제 과잉 가스를 만든 다음에 터빈을 돌려주고 터빈을 돌려준 가스를 다시 연소기로 보내서 다시 연료와 연소하는 개념이다.
4.	한국 최초 우주발사체 나로호 (KSLV-Ⅰ)	대한민국 최초 우주발사체로 2009년 8월 25일 1차발사에서는 이륙 216초 후 한 쪽 페어링 미분리로 실패했으며 2010년 6월 10일 2차 발사에서는 이륙 약 137.3초 후 폭발로 인해 발사에 실패했다. 2013년 1월 30일 3차 발사에서 100kg급 소형 위성을 지구 저궤도에 투입하는데 성공하며 우리나라 발사체 기술 자립의 디딤돌을 놓았다. 나로호 개발을 통해 나로우주센터 구축, 발사체 시스템 설계, 발사체 조립 및 발사 운용 등 발사체 개발 전 과정을 겪으며 기술을 체득했다. 또한 발사체 엔진 기술 이전이 불가능한 국제 환경을 고려해 나로호 개발과 독자 발사체 개발에 필요한 30톤급 및 75톤급 액체 엔진 기술, 대형 추진제 탱크 개발 기술 등 핵심 요소 기술에 대한 선행연구를 진행해 한국형발사체 개발의 밑거름이 되었다. 나로호 개발 사업은 광복 70주년 과학기술 대표성과 70선 중 10대 성과로 선정됐다.
	한국 최초 우주발사체 나로호 (KSLV-Ⅰ)	나로호 CG 애니메이션 형상 나로호 내부도 나로호 2단 나로호 2단 분리 나로호 페어링 분리 나로호 발사 시퀀스 나로호 발사대 기립 나로호 킥모터 조립 나로호 총 조립 나로호 페어링 조립 나로호 발사대 이송 나로호 발사대 은하수
5.	액체추진 과학로켓 KSR-Ⅲ	소형위성발사체 핵심기술 확보를 위해 개발된 우리나라 최초의 액체추진 로켓이다. 관성항법장치, 추력벡터 제어 및 자세 제어시스템, 대형 탱크 경량화 구조 기술, 탑재전자장치 국산화, 추진공급계 및 지상지원 설비 기반 기술, 액체로켓 발사 운용 기술 개발 등의 성과를 거두었다. 주요 성과들은 우주발사체 개발을 위한 기반 기술들로 나로호 개발에 활용되었다.
	액체추진 과학로켓 KSR-Ⅲ	액체추진 과학로켓 KSR-Ⅲ
6.	중형 과학로켓 KSR-Ⅱ	소형위성발사체 핵심기술 확보를 위해 개발된 우리나라 최초의 액체추진 로켓이다. 관성항법장치, 추력벡터 제어 및 자세 제어시스템, 대형 탱크 경량화 구조 기술, 탑재전자장치 국산화, 추진공급계 및 지상지원 설비 기반 기술, 액체로켓 발사 운용 기술 개발 등의 성과를 거두었다. 주요 성과들은 우주발사체 개발을 위한 기반 기술들로 나로호 개발에 활용되었다.
	중형 과학로켓 KSR-Ⅱ	중형 과학로켓 KSR-Ⅱ
7.	과학로켓 KSR-Ⅰ	1990년부터 개발이 시작된 1단형 고체추진 과학관측로켓으로, 약 200kg의 탑재물을 싣고 고도 35km~75km까지의 대기층 및 한반도 상공 오존층을 관측했다. KSR-I은 1993년 2회에 걸쳐 발사돼 각각 탑재된 자외선 방사계에서 한반도 상공 성층권의 오존 분포를 수직으로 측정했다.
	과학로켓 KSR-Ⅰ	과학로켓 KSR-Ⅰ
8.	나로우주센터	전라남도 고흥군 봉래면에 위치한 우리나라 최초의 우주센터다. 국가우주개발 중장기 기본계획에 따라 건립이 추진돼 2001년 부지 선정 발표 이후 2003년 건설을 시작해 2009년 완공했다. 나로우주센터는 우주발사체의 성공적인 발사를 수행하기 위한 발사대시스템, 위성시험동, 발사체조립동, 고체모터동, 발사통제동, 기상관측소 등 다양한 최첨단 시설들을 갖추고 있다. 또한 우주발사체의 비행정보를 수신하기 위한 추적레이더와 원격자료수신장비도 보유하고 있다.
	한국의 우주발사체 개발 현장을 본 소감	세계 최고읜 로켓 엔진 개발회사인 러시아 에네로그마쉬사의 사장단이 나로우주센터를 방문한 소감
	나로우주센터	나로우주센터 우주과학관 전경 나로호 발사를 통제하는 발사통제동
9.	기자가 뽑은 과학자 강연 꿈의 엔진을 만들다!	발사체엔진개발부 김진한 박사님의 꿈의 엔진을 만들다! 과학 경연