항공우주산업기술동향 2권 2호 (2004) pp. 9~15
www.kari.re.kr
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기술동향
러시아의 새로운 우주발사체“앙가라”개발
글 / 공 현 철
* , 오 범 석 , 박 정 주 , 조 광 래
hcgong@kari.re.kr
한국항공우주연구원 우주발사체사업단 기술경영그룹
1. 서론
최근 세계 발사체 개발 동향은 초기에 독자적으
로 발사체를 개발하여 배타적으로 운영해 오던 것
과는 달리, 발사체 기술 보유국들끼리 서로의 장점
을 공유함으로써 세계 발사서비스 시장에서의 경쟁
력을 극대화하기 위하여 노력하고 있는 추세이다.
러시아의 경우 구소련 붕괴후 우주 개발 투자
예산이 급격히 축소되어 근래에까지 새로운 발사
체를 개발하지 못했었다. 최근에는 프로톤
(Proton), 소유즈(Soyuz), 제니트(Zenit), 싸이클
론(Cyclone) 등의 발사체를 이용하여 서방 세계
의 민간 위성을 발사하는데 역점을 두고 있다. 프
로톤은 미국의 ILS사, 소유즈는 프랑스의
Starsem사, 제니트는 미국의 Sea Launch사에
의해 활용되고 있다. 러시아는 과거에 대륙간 탄
도미사일로 사용되었다가 위성 발사체로 전환된
로콧(Rockot) 및 Start-1을 보유하고 있다. 러시
아는 국제 우주 정거장 건설에서도 기존의 소유즈
와 프로톤 등의 대형 발사체를 이용하여 주도적인
역할을 수행하며 참여하고 있다.[1]
1991년 구소련의 붕괴는 가장 큰 발사체를 위
한 발사장과 주요 발사체 생산자들을 러시아 외에
위치시키는 결과를 초래하였다. 발사율이 급격히
줄어든 것은 발사체와 우주선이 상당히 줄어든 수
준에서 운영되도록 생산되어도 무방함을 의미하
였다. 최근에는 러시아 영토내에서 발사운용하고,
러시아 부품 공급업자들만을 활용한 새로운 앙가
라 발사체가 개발되고 있다.[2]
본 논문에서는 이러한 앙가라 프로젝트를 진행
하게 된 배경으로, 러시아 우주개발을 수행하는
주요 기관 및 앙가라 발사체 시스템에 대하여 고
찰하고자 한다.
2. 러시아 우주개발 기관 및 발사체
러시아의 우주개발 사업은 사회적, 경제적 개
혁과 함께 국가의 최우선 사업이라 할 수 있으
며, 우주 개발의 모든 사업은 정부의 정치적, 경
제적, 법률적 협력에 기반을 두고 있다.
본 장에서는 러시아의 우주개발 사업을 주도하
는 주요기관(그림 1) 및 러시아의 새로운 우주발
사체 앙가라에 대하여 살펴보자.
2.1 러시아 우주개발의 주요 기관
러시아의 우주개발은 러시아 연방 항공우주청
(FASA)의 일괄적 지휘 및 통제하에 진행된다고
볼 수 있는데, 산하에 주요 연구기관을 보면 흐
루니체프 센터, 에네르기아, 켈디쉬, 쯔니히마쉬,
니히마쉬 등의 연구개발 기관들이 있다.
러시아의 우주개발사업의 성공은 무엇보다도
강력한 액체 로켓엔진을 장착한 우주발사체 덕분
이다. 이 영역에서 특히 위대한 공적을 남긴 사
람이 현 에네르고마쉬 연구소 설립자인 Glushko
이다. 이러한 로켓 발사체와 액체 로켓엔진은 열
역학, 유체 역학, 열전달과 내구성 이론, 내열 내
강 물질의 야금학, 연료 화학, 측정 기술, 진공
및 플라즈마 기술의 발달을 동반하였다. 발사체
기술의 핵심부분인 추진기관 개발의 최근 동향을
보면 구소련 붕괴 후의 상업용 통신위성의 수요
가 급증하면서 관련 발사체에 적합한 추진기관의
개발에 관심이 고조되고 있다. 러시아는 열악한
경제사정을 극복하기 위하여 첨단 추진기관의 기
술과 제품을 미국에 판매하고 있기도 하다.[3]
한편 이 시기에 국가 방위산업체였던 흐루니체
프 센터에서는 대륙간 탄도미사일의 개발이 한창
진행되고 있었는데, 이 때 개발된 것이 대륙간
탄도 로켓 UR-200, UR-500, UR-700 등이다.
탄도 미사일 개발 부문에 있어 흐루니체프 센터
10
공현철 / 항공우주기술산업동향 1/1 (2004) pp. 9~15
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]
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[4
]
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주력함
[3
]
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불리워
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흐루니체프
공장이
맡게됨
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이후
곧바로
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로
개량함
[3
]
대륙간
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기초한
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발사체
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개발
[1
p
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2
]
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프로젝트
시작
,
프로톤을
프로톤
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으로
개량
,
프로톤을
상업화에
성공하여
계속적으로
생산
조립하고
있음
[3
]
우주정거장
" 살류트
1
",
" 살류트
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",
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구성하는
모듈
설계
/ 제작
[참고문헌
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,
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,
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있는
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모두
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.[
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넘기고
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]
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사후
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계속되는
실패와
미국의
성공으로
결국
7
4
년도에
중단됨
[1
p
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7
]
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이후
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프로젝트와
우주
정거장
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중점적으로
수행함
.
우주왕복선
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생산을
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소유즈
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모두
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생산
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.[
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넘기고
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발사체
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[1
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달프로젝트는
계속되는
실패와
미국의
성공으로
결국
7
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년도에
중단됨
[1
p
4
7
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달프로젝트
이후
우주왕복선
프로젝트와
우주
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중점적으로
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.
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3
]
우주왕복선
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개발
,
생산
,
조립
업무는
실질적으로
하고
있지
않음
.[
소견
]
현재는
국제
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및
유인우주선
( 소유즈
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),
화물
우주선
( 프로그래스
)
사업이
주
설계국
2
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에서는
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주력함
[3
]
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비행기
- 로켓
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주요
임무였음
[1
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개발
( 후에
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불리워
졌으며
생산은
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공장이
맡게됨
),
이후
곧바로
프로톤
-K
로
개량함
[3
]
대륙간
탄도
미사일
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-
1
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기초한
경량급
발사체
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개발
[1
p
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2
]
앙가라
프로젝트
시작
,
프로톤을
프로톤
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으로
개량
,
프로톤을
상업화에
성공하여
계속적으로
생산
조립하고
있음
[3
]
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" 살류트
1
",
" 살류트
2
",
"
미르
" 를
구성하는
모듈
설계
/ 제작
[참고문헌
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,
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소견
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[3
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[1
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,
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" 살류트
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",
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/ 제작
[참고문헌
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관련
전문잡지
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뉴스
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항공우주
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방문
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그림 1. 러시아 우주개발의 주요기관 및 변천사[4-7]
강상훈 / 항공우주기술산업동향 1/1 (2003) pp. 9~15
11
그림 2. 공동 로켓 모듈(Universal Rocket Module)
는 러시아 국방의 중추적 역할을 하였다. 냉전체
제의 심화에 따라 더 강력한 대륙간 탄도 미사일
개발을 요구하게 되어 1962년에 <프로톤>이라는
대륙간 탄도 미사일 개발 사업이 시작되었다. 그
러나 계획이 변경되어 <프로톤>은 전적으로 우
주선 발사용으로 개발되게 되었다. 1965년 이 계
획을 가속하기 위하여 변형 2단 로켓을 발사 연
구개발에 착수하여 드디어 1965년 7월에 <프로
톤>을 이용하여 과학위성을 지구 저궤도에 진입
시키는데 성공하였다. <프로톤>은 1967년 이래
3단, 4단의 현대식 로켓으로 개조 개발되기 시작
하였다. 이 발사체는 디자인 면에서 30년 동안
큰 변화 없이 현재까지 계속 이용되고 있다.
오늘날 흐루니체프 센터의 설계국(Salyut)과
개발 제작 공장의 설계자들은 21세기형 우주 발
사체인 앙가라 프로젝트를 수행하고 있으며, 복
합 소형 위성체와 국제 우주정거장 모듈을 개발
하고 있다. 설계국과 공장들, 그리고 각 부문의
개발업체들의 연합으로 거대한 흐루니체프 우주
개발 센터가 설립되었으며 이 센터가 오늘날의
러시아 우주개발을 주도 하고 있으며 최근 주요
개발 활동을 살펴보면 다음과 같다.
∘발사체 <프로톤> 현대화 사업
∘우주 발사체 앙가라 프로젝트 수행
∘국제 우주 정거장 사업 참여
∘인공위성 발사 서비스 회사 <유로콧> 운영
다음 절에서는 이중에서도 새로운 우주발사체
인 앙가라에 대하여 살펴보기로 한다.
2.2 러시아의 새로운 우주발사체, 앙가라
앙가라 발사체 개발은 흐루니체프 우주 센터가
수행한 가장 중요한 프로젝트이다.[8-10]
2.2.1 앙가라 발사체의 일반 사항
앙가라 발사체 설계는 1단의 공동 로켓 모듈
(URM, Universal Rocket Module)(그림 2) 개념
에 기초하고 있다. 첫발사 계획은 여러 차례 연기된
끝에 2006년에 실시할 것으로 예상된다. 비교적 경
량인 앙가라 1.1이 처음으로 궤도에 투입될 발사체
이다. 모듈 개념의 실제적 수행은 앙가라 프로젝트
의 모든 1단에 공동 로켓 모듈(URM-1)을 사용하
거나 중간 정도 또는 무거운 발사체의 코아(core)
또는 스트랩 온 부스터로 사용되는 것을 의미한다.
2단은 두 가지 형태를 취한다 : 앙가라 1.1을 위한
로콧(Rockot) 발사체로부터 개량된 “Breeze-
KM” 이나 다른 모든 발사체를 위하여 새로 개발된
공동 로켓 모듈(URM-2).
앙가라 발사체 개발은 세 가지 목표를 가지고 있
다. 첫째, 앙가라는 완전히 국내에서 개발되는 발사
체이다. 프로톤과 같은 발사체는 우크라이나 부품
들을 사용한다. 둘째, 플레체스크 러시아 발사장에
서 지구정지궤도 발사를 수행함으로써 카자흐스탄
의 바이코노루 발사장에 대한 의존도를 줄인다. 셋
째, 대부분의 현존하는 러시아의 발사체보다 환경
친화적인 추진제를 사용한다. 앙가라 발사체는 다
양한 크기의 발사체를 포함한다. 앙가라 1.1은
RD-191(그림 3)엔진을 사용하는 작은 발사체이며
새로운 액체산소/등유를 사용한다. 반면에
RD-0124A 엔진으로 구동되는 앙가라 1.2는 새로
운 등유/산소를 사용한다.
앙가라 A3와 A5는 앙가라 발사체의 중간 정도
및 무거운 발사체이고 제니트(Zenit) 및 프로톤
(Proton)급 탑재체를 운반할 목적으로 설계되었다.
12
공현철 / 항공우주기술산업동향 1/1 (2004) pp. 9~15
그림 3. RD-191 엔진
앙가라 A3와 A5의 1단 및 2단으로 앙가라 1.2를
사용하며, 두개 혹은 네 개의 공동 로켓 모듈을 1단
에 추가한다. 앙가라 A5는 지구천이궤도 임무 수행
을 위하여 KVRB의 수소에 의한 상단을 추가한다.
미래의 초중량 A5의 구성은 2단을 통합된 산소/수
소 모듈(UOHM, Unified Oxygen / Hydrogen
Module)로 대체할 것이다(그림 4 및 표 2).
2.2.2 앙가라 발사체의 가용성
앙가라 프로그램은 앙가라 5로 직접 진행될 것
이다. 앙가라 5의 첫 발사는 2006년에 계획되어있
다. 일정은 러시아 정부의 예산 충당에 달려있다.
원래는 2001년에 첫 발사하는 것이었으나 예산 부
족으로 발사가 지연되어 왔다. 앙가라 발사체의 마
케팅은 아틀라스와 프로톤을 마케팅하는 ILS
(International Launch Services)가 담당한다.
2.2.3 앙가라 발사체 성능
표1는 앙가라 1.1의 성능을 다양한 궤도 경사각
함수로서 원형궤도에 대한 탑재체 시스템 질량으로
나타낸다. 200에서 1500km의 궤도 범위는 더 가
벼운 앙가라 발사체의 탑재체 대한 제한을 두는 것
은 아니다. 즉, 탑재체의 질량이 줄어들면 가벼운
발사체는 더 높은 고도로 탑재체를 발사할 수 있다.
2.2.4 앙가라 발사체의 자세제어 시스템
1단은 RD-191엔진에 있는 유압 노즐 김발을 이
용하여 자세를 제어한다. Breeze 상단은 자세제어
를 위하여 12개의 추력기를 사용한다. RD-0124A
엔진은 2단의 자세제어를 위하여 단일 평면에 각각
네 개의 추력 쳄버를 김발링한다. KVRB 상단은
UDMH/N2O4를 활용한 작은 롤 제어 추력기뿐만
아니라 주엔진 노즐 김발을 이용한다.
원형궤도
위도(km)
페이로드 시스템 질량(톤)
i=63
∘
i=75
∘
i=85.8
∘
i=93.4
∘
200
2.00
1.85
1.68
1.58
400
1.87
1.73
1.54
1.47
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1.34
1.24
1.06
0.99
표 1. 앙가라 1.1 성능 지수
2.2.5 앙가라 발사체의 전자장비
앙가라 발사체는 관성항법시스템과 프로톤 M과
Breeze M 에서 사용되는 디지털 비행 컴퓨터를 전
자장비로 사용한다. 전자장비는 공동 로켓 모듈과
2단에 장착된다. Breeze M 상단은 전력공급, 관성
항법, 디지털 비행 컴퓨터 및 기록장치를 갖춘 텔레
메트리 시스템을 포함한 자체 전자장비를 가지고
있다.
2.2.6 앙가라 발사체의 발사운용
앙가라 발사체는 러시아 북쪽에 있는 플레체스
크 발사장에서 발사된다. 앙가라 프로그램의 첫 번
째 목적은 중간정도부터 무거운 질량의 발사체를
러시아 영토내에서 발사할 능력을 갖추는 것이다.
앙가라 발사체는 원래 제니트(Zenit) 발사체를 위
해서 건설되는 발사대를 활용할 것이다. 구소련이
붕괴되기 전까지 제니트 발사체가 플레체스크 발사
장 35번 구역의 새로운 두개의 발사대에서 발사될
예정이었다. 구소련이 붕괴되고 난 후에는 주로 우
크라이나의 발사체를 위한 인프라에 투자하지 않기
로 하면서 제니트 발사대는 완성되지 못했다. 앙가
라 프로그램을 위해서 35번 구역의 1번 발사대가
완성되고 제니트 대신 앙가라 발사체를 발사하는데
활용될 것이다. 앙가라는 142번 지역에서 수평으
로 위치한 후에 통합, 시험 및 점검을 수행할 것이
다. 위성체는 발사체와 병행해서 수행될 것이다. 위
성체와 발사체가 통합되면 수평위치에서 조립 및
시험 동으로 운반된다. 준비가 되면 발사체 시스템
을 수직 위치로 세운다. 발사대의 엄비리칼 및 연료
라인은 1단 밑 부분에 있는 어댑터에 연결된다. 2
단과 KVRB 엄비리칼 및 연료 라인은 서비스 타워
강상훈 / 항공우주기술산업동향 1/1 (2003) pp. 9~15
13
그림 4. 앙가라 발사체 종류별 구성
앙가라 1.1
앙가라 1.2
앙가라 A3
앙가라 A5
앙가라
A5/KVRB
발사질량(톤)
149.5
171.5
480
773
790
최대길이(m)
34.9
41.5
45.8
55.4
64.0
최대직경(m)
2.9
3.7
8.86
8.86
8.86
제어시스템
관 성
1단계 부스터
추진제 질량(톤)
132.6
128.8
398
663
663
추진제 구성
O2 + RG-1 O2 + RG-1 O2 + RG-1 O2 + RG-1
O2 + RG-1
추력(톤)
지상/진공
196/212.6
196/212.6
588/637.8
980/1063
980/1063
2단계 부스터
추진제 및 가스
질량(톤)
5.1
25.7
35.7
35.8
41.3
추진제 구성
AT+UDMH
O2 + RG-1 O2 + RG-1 O2 + RG-1
O2 + H2
추력(톤-힘)
2
30
30
30
42
표 2. 앙가라 발사체의 기본 특성
에 연결된다. 그림 5는 플레체스크 발사장을 나타
낸다.
14
공현철 / 항공우주기술산업동향 1/1 (2004) pp. 9~15
그림 5. 플레체스크 발사장
강상훈 / 항공우주기술산업동향 1/1 (2003) pp. 9~15
15
3. 결론
구소련 붕괴 후의 러시아는 우주개발 투자 예산
규모가 급격히 축소되어 러시아의 우주개발이 정체
상태를 맞이했었다. 경제적이며 러시아 자체의 부
품과 영토내에서 개발 및 발사운용이 가능한 새로
운 개념의 우주발사체인 앙가라 프로젝트를 추진하
고 있는 상황에서 러시아 우주개발을 주도한 우주
개발 주요 기관 및 새로운 우주발사체인 앙가라에
대하여 고찰하였다.
국내에서는 항공우주연구원이 러시아 정부의 승
인 하에 러시아 항공우주청 산하 기관과 소형위성
발사체(KSLV-I, Korea Space Launch Vehicle)
개발 사업을 추진하려는 시기에 있어, 구소련 붕괴
후의 우주개발을 고찰하는 것은 의미 있는 일이다.
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