한국형발사체 시험발사체

위키백과, 우리 모두의 백과사전.
둘러보기로 가기 검색하러 가기
한국형 시험발사체
일반 정보
용도 우주발사체
제작자 KARI
사용국 대한민국의 기 대한민국
제원
전장 25.8 m
직경 2.6 m
중량 52.1톤
운반궤도 준궤도, 최고고도 177 km
페이로드 금속 탑재체 8톤[1]
단수 1
발사 역사
상태 개발중
발사장 나로우주센터
최초발사일 미정
1단 로켓
엔진 KARI 75톤급 로켓엔진 1개
추력 65톤(해면추력)
연소 시간 140초
추진제 RP-1/LOX

한국형발사체 시험발사체(韓國型發射體 試驗發射體)는 대한민국의 한국항공우주연구원에서 개발중인 시험발사체이다. 2018년 10월 나로 우주 센터에서 발사될 예정이다. 진공추력 75톤인 KARI 75톤급 로켓엔진을 1단으로 사용하며,[2] 2021년 첫 발사가 예정되어 있는 한국형발사체에 사용할 75톤급 엔진의 기술실증 목적의 발사체이다. 대한민국 건국이래 최초로 순수 국산으로 개발, 발사되는 우주로켓이기도 하다.

한국형발사체 시험발사체는 전체적으로 체계모델이라고 해서 전기체계를 만드는 개발모델(EM), 인증모델(QM), 비행모델(FM)을 하나씩 만든다. 2018년 5월 현재, 개발모델과 인증모델은 제작 및 시험이 완료되었으며, 비행모델 조립이 진행 중이다. 인증모델과 비행모델은 동일한 완제품이다.

발사계획[편집]

75톤급 액체엔진 1기로 이뤄진 시험발사체는 이륙 후 63초 만에 음속(초속 340 m)을 돌파한다. 엔진 연소가 종료(143.5초)된 이후 164초에 고도 100 km, 313초에 최대 고도 195 km에 도달했다가 하락하기 시작해 발사 643초 뒤 400 km 떨어진 제주도와 일본 오키나와 사이 공해상에 떨어지게 된다. 항우연은 엔진이 73~77톤의 추력을 내고, 시험발사체가 최대 고도 180~220 km까지 오르면 발사가 성공한 것으로 보고 있다.[3]

지상추력 77톤이면, 진공추력 85톤 정도를 의미하는데, 1단 엔진은 원래 진공추력 75톤, 지상추력 65톤으로 알려져 있었다.

2단 부분은 당초 KARI 7톤급 로켓엔진을 사용할 것이라고 하였다가, 8톤 무게의 질량 시뮬레이터, 다시 10.5톤 무게의 질량 시뮬레이터를 탑재할 것이라고 보도되고 있다.

진행 상황[편집]

계획[편집]

한국형발사체 개발사업은 총 3단계로 진행하면서 1단계에 우리나라에 독자적인 발사체 시스템 구축을 위한 시험설비를 먼저 구축하고, 2단계에서 75톤급 엔진과 7톤급 엔진의 시험을 진행해 2017년까지 75톤급 엔진의 개발을 끝낸 다음 그해 12월에 시험 발사체를 발사할 예정이었다.

액체 연료 로켓 엔진을 개발하면서 가장 어려운 부분은 연소 불안정 현상이 일어날 때이다. 로켓 엔진의 연소기는 1초만에 수십kg에 달하는 추진제를 연소하면서 내부 에너지 밀도가 높아지게 되는데, 이로 인해 생기는 주파수가 연소기 고유의 주파수와 공명 현상을 일으키면 연소가 극도로 불안정해지는 현상이 발생한다. 심한 경우 연소시험 도중 연소기가 깨지거나 폭발하는 경우가 생기기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 충분한 연소시험을 통해 설계를 개선하고 안정성을 확보하는것이 필요하며, 이를 검증하기 위해 시험발사를 한다.

발사 연기[편집]

2016년 12월 22일, 미래부는 발사예정일을 2017년 12월에서 2018년 10월로 10개월 연기했다. 이에 대해, 한국항공우주연구원장을 지낸 김승조 서울대 교수는 발사체 엔진 전반의 체계와 부품 기술은 이미 50~60년 전에 확립된 것이어서 최선을 다하면 납기를 맞출 수 있다고 보았다. 정부 예산도 이미 배정돼 있는 상황이어서 걸림돌도 없다고 주장했다.[4] 김승조 교수는 항우연 원장 시절 2016년 발사가 가능하다고 말했었다.

롤모델인 팰컨 1는 9천만 달러의 개발비가 들었다. 민간 자금으로 개발했다. 1회, 2회 발사는 미국 국방부가 발사 계약을 했다. 2002년 6월 스페이스X가 설립되었는데, 3년 9개월만인 2006년 3월 24일 최초 발사했다. 반면에 한국형발사체 시험발사체는 2007년 7월 최종 모델이 확정되어 개발이 시작되었는데, 11년 3개월만인 2018년 10월에 최초 발사할 계획이다. 느린 개발은 개발비가 증가되며, 따라서 우주발사체 시장에서 가격경쟁력을 상실한다.

2017년 12월 25일, 고흥 나로우주센터 발사체종합조립동에서 한국형발사체 총조립을 담당하고 있는 천진효 한국항공우주산업(KAI) 조장은 "현재 내년 10월 발사 예정인 시험발사체 인증모델(QM)의 조립이 85% 정도 진행된 상황"이라고 밝혔다. 천 조장은 "시험발사체는 최종 조립 작업자 7명과 품질 검사원 1명, 생산기술 지원 인력 7명이 약 7개월에 걸쳐 조립한다"고 말했다.[5]

3차 우주계획[편집]

2018년 2월 5일, 과학기술정보통신부는 제14회 국가우주위원회를 열어 제3차 우주개발진흥기본계획[6]을 확정했다. 이에 따르면, 한국형 시험발사체는 2018년 10월 1차 발사를 하며 기술 검증이 미진할 경우 개발 신뢰도 향상을 위해 2019년 2차 발사를 하게 된다. 한국형 발사체 성공 이후에는 2025년 부터 2030년까지 한국형 소형발사체 플랫폼으로 확장하여 500 kg 인공위성 자력발사를 할 것이라고 한다.

차후 활용[편집]

1단인 75톤 추력 엔진으로 길이 25.8m, 무게 52t의 시험용 발사체를 고도 약 200㎞까지 밀어올릴 수 있다. 이 엔진 하나로도 소형 인공위성을 발사할 수 있다.[7]

모든 국가의 모든 우주 발사체는 핵탄두만 장착하면 ICBM으로 전용될 수 있다. 마찬가지로 한국형시험발사체도 ICBM으로 전용할 수 있다. 2단 액체연료와 무게만을 고려하면, 소련의 UR-100K ICBM이 한국형시험발사체와 비슷하다.

  • UR-100K, 소련의 기 소련, 무게 50.1톤, 길이 18.95 m, 직경 2 m, 2단 액체연료, 탄두중량 1.2톤, 1.3 Mt 수소폭탄 1개, 사거리 12,000 km, 최초발사 1969년, 생산수량 420발
  • 한국형 시험발사체, 대한민국의 기 대한민국, 무게 53톤, 길이 26.1 m, 직경 2.6 m, 2단 액체연료, 최초발사 2018년

소련은 사산화이질소UDMH라는 상온 액체연료를 사용하고, 한국은 액체산소라는 극저온 액체연료를 사용하는 점에 차이가 있으며, 극저온 액체연료는 로켓에 주입하면 몇시간만에 발사하지 않으면 폭발하는 문제가 있어서 요즘은 우주 발사체에만 사용되고 있다. 그러나 액체산소를 ICBM으로 사용한 사례도 다수 있기 때문에, 액체산소 로켓이 오직 우주 발사체에만 사용된다는 것은 잘못된 정보이다.

1957년 R-7 세묘르카는 소련의 세계 최초의 ICBM이자, 액체산소 2단 로켓이다. 1958년 SM-65 아틀라스는 미국 최초의 ICBM이며, 액체산소 1단 로켓이다. 아틀라스-F는 대통령의 발사명령 후 10분만에 발사할 수 있었다. 1959년 en:HGM-25A Titan I은 미국의 액체산소 2단 로켓인 ICBM이다. ICBM은 아니지만, 영국의 블루 스트릭 (미사일)도 액체산소 로켓인 핵미사일이다.

그러나, 2018년 1월 현재, 언론 보도의 흐름이 약간 변경되는 조짐이 있다. 한국형시험발사체는 2단 액체연료가 아니라 1단 액체연료이며, 1단인 75톤 추력 엔진도 140초 연소가 아니라 40초 연소라는 뉴스가 있었다. 그러나 축소버전으로 시험발사를 한다고 해서 한국이 50톤 무게의 2단 액체산소 로켓 대량생산 능력을 완비한 것이, 취소되었다는 의미는 아니다.

화성 14호[편집]

원래 2단으로 발사하려던 계획은, 2018년 발사직전에 추력 7톤인 2단 로켓 KARI 7톤급 로켓엔진을 제거하고, 1단으로 발사하기로 계획을 수정하였다. 개발일정, 발사일정이 거의 동일하던 2단 로켓인 북한 화성 14호 ICBM과 비교되는 것을 피하려는 것으로 보이지만, 그렇다고 시험발사체가 화성 14호와 경쟁중이 아닌 게 되는 것은 아니다.

ICBM으로 전용하거나 인공위성 발사용으로 사용하는 경우, 탄두중량, 사거리, 인공위성 무게, 고도 등이 정확하게 공개되지는 않고 있는데, 1단 KARI 75톤급 로켓엔진의 연소시간 145초, 2단 KARI 7톤급 로켓엔진 연소시간 500초를 시뮬레이션 하면 대략의 수치를 알 수 있다. 실제 시험발사에는 2단 로켓을 8톤이나 되는 쇳덩어리로 교체하여 사거리를 대폭 줄일 계획이다.

경쟁하던 북한의 화성 14호도 실제 최대 사거리 발사를 하지 않고, 사거리 1,000 km에 고각으로 2회 발사했었다. 2017년 7월 23일, 북한 노동신문은 화성 14호의 최대사거리가 6,400 km 라고 주장했다. 미국 전문가는 14,000 km 까지 보는 이도 있다. 2017년 7월 4일, 미국 독립기념일에 맞춰서 1차 발사를 했으며, 28일 2차 발사를 했다.

  • 2016년 7월 20일, 대한민국 항우연KARI 75톤급 로켓엔진 145초 연소 시험에 성공. 시험발사체 1단에 1개 사용된다.
  • 2016년 9월 20일, 북한은 서해 위성 발사장에서 추력 80톤 액체연료의 백두엔진 200초 연소시험에 성공. 화성 14호 1단에 1개 사용된다.
  • 2016년, 김승조 항우연 원장, 시험발사체 2016년 발사도 충분히 가능하다는 주장을 했었다. 이로써 북한에 10년 이상 뒤쳐진 우주발사체 경쟁에서, 2년 앞서게 된다고 보도되었다. 그러나, 박근혜 대통령 탄핵 등 정치적 일정과 겹침
  • 2017년 7월 4일, 화성 14호 1차 시험발사. 2단 액체연료
  • 2017년 7월 28일, 화성 14호 2차 시험발사. 2단 액체연료
  • 2017년 11월 29일, 화성 15호 1차 시험발사, 1단에 백두엔진 2개 사용
  • 2017년 12월, 시험발사체 1차 시험발사 계획, 취소됨
  • 2018년 10월, 시험발사체 1차 시험발사 계획. 당초 2단에서 1단으로 줄임
  • 2019년 10월, 시험발사체 2차 시험발사 계획. 확정은 아니다.

시험발사체의 KARI 75톤급 로켓엔진화성 14호의 추력 80톤 백두엔진은 모두 러시아에서 기술도입한 것이다. 푸틴이 남북한에 거의 동시에 거의 동일한 제품을 팔았다.

SS-18 사탄[편집]

한국의 KARI 75톤급 로켓엔진과 개발 경쟁중인 북한의 백두엔진은, 미국은 러시아 RD-250을 수입한 것으로 판단하고 있다. 현재 전세계 최대 ICBM은 러시아 SS-18 사탄 ICBM으로, 1단에 RD-250 엔진 4개를 사용한다.

1999년, 2000년에 김대중 정부 국정원이 SS-18 사탄 ICBM을 캄차카 반도의 러시아 핵미사일 기지에서 고철로 위장하여 비밀리에 사왔다. 러시아 핵미사일 기지에서 고철 명분으로 잘게 토막을 낸 것을 모두 가져왔다. 2000년 푸틴 대통령이 서울을 방문했다.

2020년 한국형 발사체의 1단 엔진은 KARI 75톤급 로켓엔진 4개를 사용한다. 엔진의 연료 등 상세한 제원은 많이 다르지만, 여하튼, 사탄과 1단 출력이 거의 비슷하고, 사탄 처럼 액체로켓 엔진을 4개 사용하고, 러시아 엔진 기술을 한국이 도입한 것이다.

SS-18 사탄은 드네프르 로켓이라고, 군용 핵미사일 지하 사일로 발사장에서 발사하는데, 탄두만 핵탄두에서 상업용 인공위성으로 교체하여, 전세계에 상업용 위성 발사 서비스를 하고 있다. 대신 핵미사일 기지의 군사보안 문제로, 촬영이나 출입이 엄격하게 제한되기는 한다. 한국도 드네프르 로켓으로 인공위성을 발사한 적이 있다.

상업용 위성로켓과, ICBM이, 전혀 차이가 없고 핵탄두만 인공위성으로 교체하면 되는 것이어서, 미국이 제한해 온 한국의 탄도미사일 탄두중량과 사거리 제한을, 러시아가 풀어준 의미가 있다. 미국 국무부는 이에 반발하여, 나로호 기술이전을 반대하며 러시아에 항의하여, 장기적으로 수십번을 한국에서 모두 라이센스 대량생산해 발사하려던 나로호 사업이 단 3회 시험발사만으로 폐기된 적이 있다.

현재 미국 주도의 일극체제라는 전세계 패권경쟁에서, 냉전이래 가장 미국에 반발하는 대표주자가 러시아이며, 남북한이 모두 러시아제 ICBM으로 핵무장을 하면, 한반도에서 미국 주도의 일극체제가 깨지거나, 깨지지 않더라도 상당히 완화될 것이라는 전략적 판단을 하고 있다.

1999년 사탄을 수입할 당시, 한국은 최첨단 설비인 우라늄 레이저 농축기도 러시아에서 구입해 국산화를 완료하여, 사실상 국제감시 없이 무제한으로 수소폭탄을 생산할 수 있게 되었다. 소형화된 수소폭탄은 박정희 대통령이 프랑스 핵무기 연구소 CEA CESTA에서 개발을 마쳐, 설계도가 한국에 있다고 보도되고 있다. 핵무기 개발 계획을 총괄한 오원철 경제제2수석비서관은, 5개의 민간용 사업으로 쪼개어 연구를 시켜서, 연구원들도 자신의 연구가 핵개발로 취합된다는 것을 전혀 모르게 했다고 말했다.

연표[편집]

  • 2016년 3월 21일 - 한화테크윈 경남 창원시 소재 2사업장에서 한국형발사체(KSLV-Ⅱ) 초도 엔진 출하 기념식을 열고, 75톤 액체로켓엔진 1대를 한국항공우주연구원에 납품했다. 2016년 모두 4대가 납품될 계획이다.
  • 2016년 7월 20일 - 75톤 엔진 145초 연소시험 성공. 한국형발사체 1단 75톤 엔진은 127초, 2단 75톤 엔진은 143초 동안 연소되는데, 목표를 2초 초과 달성했다.
  • 2016년 12월 22일 - 미래창조과학부는 국가우주위원회를 열고 당초 2017년 12월로 예정한 한국형발사체 시험발사 일정을 2018년 10월로 연기했다.
  • 2017년 12월 8일 - 한국형발사체 시험발사체 비행모델(FM) 75톤 엔진 40초 연소시험 완료. 납품결정
  • 2017년 12월 25일 - 한국형발사체 시험발사체 인증모델(QM) 85% 조립완료. 항우연과 한화테크윈은 지금까지 75톤 엔진 6기와 7톤 엔진 3기를 제작했다.
  • 2018년 2월 - 한국형발사체 시험발사체 인증모델(QM) 조립완료, 비행모델(FM) 조립시작
  • 2018년 5월 17일 - 한국형발사체 시험발사체 인증모델(QM) 1차 종합연소시험, 30초 연소
  • 2018년 6월 7일 - 한국형발사체 시험발사체 인증모델(QM) 2차 종합연소시험, 60초 연소
  • 2018년 7월 5일 - 한국형발사체 시험발사체 인증모델(QM) 3차 종합연소시험, 154초 연소, 발사 전 최종 리허설
  • 2018년 10월 25일 - 한국형발사체 시험발사체 비행모델(FM) 1차 시험발사, 나로호 발사장을 사용한다.
  • 2019년 - 한국형발사체 시험발사체 비행모델(FM) 2차 시험발사(필요 시)

더 보기[편집]

  • 팰컨 1
  • 팰컨 1e - 무게 46톤으로, 한국형발사체 시험발사체 53톤과 비슷하다. 1톤의 인공위성을 발사할 수 있다.
  • UR-100K - 무게 50톤, 소련의 1970년대 ICBM
  • 아그니 5 - 무게 50톤, 인도 최초의 ICBM

각주[편집]

  1. [과학TALK] ‘나로호’ 이후 첫 로켓 현장을 가다...“해보지 않고 할 수 없는 길”, 조선비즈, 2018-02-11
  2. 한국형 발사체 개발사업단. “사업개요”. 2018년 5월 25일에 확인함. 
  3. 독자 개발 75톤 엔진 단 한국형 '시험발사체' 다음달 25쯤 발사된다, 한국일보, 2018.09.06.
  4. [이슈분석]한국형 우주발사체 연기 의혹 눈덩이…안 하나 못하나, 전자신문, 2016-07-17
  5. "한땀한땀 직접 조립… 내년 발사 성공 기대", 디지털타임스, 2017-12-25
  6. “과학기술정보통신부 사전정보공표목록(주요정책정보)”. 2018년 5월 25일에 확인함. 
  7. [2018 신년기획]한국형 발사체 시험 발사, 전자신문, 2018-01-01

참고문헌[편집]

  • 정보 출처: 한국항공우주연구원