항공우주산업기술동향 13권 1호 (2015) pp. 166~170

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기술동향

한국형발사체 사업에서의 제품보증 활동 현황

조상연*, 신명호*, 김현우*, 고정환*, 정의승**1)

The Present Status of Product Assurance in 

Development of Korea Space Launch Vehicle

Cho, Sang-Yeon*, Shin, Myoung-Ho*, Ko, Jeong-Hwan*, Chung, Eui Seung**

ABSTRACT

In this paper, the present state of product assurance in Korea Space Launch Vehicle-II (KSLV-II)

program is illustrated. KSLV-II has a mission to inject 1.5 ton satellite into the solar synchronous orbit, and
the program had begun in 2010. The development of KSLV-II is very challenging because the propulsion
system should develop parallel to the vehicle itself. To increase the possibility of success, the importance of
product assurance is emphasized, and the many actions relating product assurance, such as setup PA
requirements and plans, have been done so far.

초  록

본 논문은 한국형발사체에 적용되고 있는 제품보증 활동의 현황을 설명하는 문서이다. 한국형발사체는 1.5

톤 급의 위성을 태양동기궤도에 투입하는 것을 임무로 하고 있으며 한국항공우주연구원이 개발 주관이 되어
2010년부터 개발이 시작되었으며 현재까지 진행중이다. 한국형발사체의 개발 난이도는 이전에 비해 상당히
높은 편으로 가장 큰 이유는 발사체의 주요 시스템인 터보펌프식 엔진 시스템을 발사체 시스템과 동시에 새
롭게 개발한다는 점이며 이 때문에 제품보증 활동에 대한 중요성이 사업 평가에 있어서 강조되고 있는 실정
이다. 현재까지는 제품보증 요구조건이나 계획 및 각종 세부계획등이 작성되었으며 이에 근거한 활동이 수
행중이다.

Key Words : Korea Space Launch Vehicle (한국형발사체), Product Assurance (제품보증), Reliability (신

뢰성), Safety (안전), Quality (품질)

* 조상연, 신명호, 김현우, 고정환, 한국항공우주연구원 한국형발사체개발사업단 발사체임무보증실 발사체품질보증팀

chosangy@kari.re.kr, myshin@kari.re.kr, khwphk@kari.re.kr, jko@kari.re.kr,

** 정의승, 한국항공우주연구원 한국형발사체개발사업단 발사체임무보증실

ces@kari.re.kr

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1. 서  론

현재 한국항공우주연구원(이하 항우연)이 개발 중

인 한국형발사체 개발사업 (KSLV-II)은 1.5톤급의 위
성을 태양동기궤도 (Solar Synchronous Orbit, SSO)에
투입하거나 2.6톤 급의 위성을 지구 저궤도 (Low
Earth Orbit, LEO)에 투입하는 것을 목표로 하는 과제
이다.

한국형발사체 사업은 2020년 발사를 목표로 2010년

부터 진행되고 있으며 현재 엔진/서브시스템 예비설
계검토회의 (Preliminary Design Review)를 마치고 1
단계 평가를 앞두고 있는 상태이다.

항우연은 한국형발사체 이전에 100kg 급의 소형위

성을 지구저궤도에 투입하는 것을 목표로 하는
KSLV-I (이하 나로호)를 개발하여 2013년 1월에 발사
에 성공한 바 있다. 나로호의 경우, 항우연이 러시아의
흐루니체프사와 공동으로 개발하여, 1단은 러시아가
담당하고 상단과 전체 발사책임은 한국 측이 담당하는
식으로 개발이 진행되었다.

반면 한국형발사체는 전체 발사체 시스템을 독자적

으로 개발하는 것을 기본 개념으로 가지고 있다. 또한
한국형발사체 사업은 전체 예산 규모가 나로호의 3배
이상이며 기술적 난이도는 이전과 비교할 바가 아닌
상황이다. 예를 들어 3단형으로 구성된 한국형발사체
를 구성하기 위하여 75톤급과 7톤급의 터보펌프 구동
액체엔진이 필요하나 나로호때 사용했던 추진기관은
고체추진기관이고 이전 과학로켓3호에서 사용한 엔진
은 가압식의 엑체엔진이었으므로 2종류의 액체엔진
모두를 발사체와 함께 새롭게 개발해야 한다. 또한, 1
단을 구성하는 것은 상기의 75톤 엔진을 4기 묶는 방식
으로 설계되었으며 이러한 클러스터링 엔진 기술 역시
국내에서는 처음 시도되는 방식이다. 새로운 엔진의
개발에 맞추어 엔진을 시험하고 인증하기 위한 시험설
비를 함께 구축하고 운용해야 한다.

이처럼 예상되는 기술적 어려움을 극복하고 성공적

인 과제 수행을 위한 방안으로 강조되는 것이 품질관
리 등을 포함한 제품보증 활동이다.

한국형발사체 사업단은 2013년에 그동안 여러 팀으

로 흩어져 수행되어온 제품보증 업무를 하나로 모아

전담할 조직인 발사체임무보증실을 따로 구성하였으
며 여기서 임무보증과 제품보증, 비행안전 보증 업무
등을 수행하도록 하고 있다. 또한 IPT/WG 운영 체계
를 도입하여 제품보증과 관련된 다양한 WG을 함께 운
영하여 개발 조직과의 연계성을 강화하고 있다.

그림 

1. 발사체 제품보증 조직 

본문에서는 한국형발사체의 일반적인 제원과 수행

된 제품보증 활동에 대하여 설명하겠다.

2. 한국형발사체 사업의 제품보증

2.1 한국형발사체 제원 

한국형발사체는 총중량 약 200톤에 전체 길이는

47.2m 이며 1단의 직경이 3.5m의 3단형 발사체이다. 1
단에는 진공추력 75톤급의 엔진이 4기 결합되어 300톤
의 진공 추력을 내며, 2단은 1단에 적용된 75톤 엔진이
1기, 3단에는 이보다 작은 7톤급의 엔진이 1기 적용되
었다.

그림 

2 한국형발사체 제원

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그림 

4 한국형발사체 제품보증 체계 

한국형 발사체에 사용되는 엔진은 가스발생기 사이

클 터보펌프 구동식의 2원 추진제 엔진으로 케로신과
액체산소를 각각 연료와 산화제로 사용한다.

그림 

3 75톤 엔진시스템  

현재 한국형발사체는 엔진/서브시스템 예비설계단

계를 통과하여 상세설계단계를 진행 중이다. 1)

2.2 제품보증 체계 구축 

앞에서도 언급한 바와 같이 한국형발사체의 제품보

증 체계는 여러 팀들에서 관련 업무를 수행하는 방식
에서 제품보증 전담조직을 구성하여 수행하는 방식으
로 변화하였다. 그러나 전담조직의 경우, 전체 발사체
하드웨어를 커버할 수 있는 인력 구성을 갖기 어렵고
전문성을 확보하기 어렵다는 문제가 있었기에 이를 해
결하기 위한 방법을 우선 강구하게 되었다. 이에 제품
보증 체계구축 Working group을 구성하여 “한국형발
사체 제품보증 체계 구성 및 운영안”을 수립하였다. 이
에 따르면 제품보증관련 업무는 발사체품질보증팀이
주관하여 제품보증 관련 요구조건과 계획, 규격, 체계
등을 수립하고 개발 담당자가 포함된 다수의 working
group을 구성, 구체적인 제품보증 업무를 수행하는 구
조를 갖는다. 상기 운용안에 의거하여 발사체 시스템
이나 엔진 시스템, Avionic 시스템, 추진기관 시험설비
등의 제품보증을 담당할 Working group이 구성되어
현재 운용중에 있으며 앞으로는 이를 발사대와 추진기

관 공급계등으로 확대할 예정이다. 또한, 상세설계단
계에서 부터는 실제 하드웨어의 제작을 담당할 참여기
업의 제품보증 담당까지 포함하는 체계로 확대 운영할
예정이다.

2.3 제품보증 요구조건과 프로그램 계획 

앞장의 제품보증 체계에 따라 발사체임무보증실에

서는 한국형발사체 개발 사업의 제품보증 업무의 첫
번째 활동으로 제품보증 요구조건 (Product
Assurance Requirement, 이하 PAR)을 수립하였다.

PAR는 발사체의 전체 개발 주기에 대하여 요구되는

최소한의 제품보증 관련 요구조건을 정리한 문서이다. 2)

그림 

5 제품보증 기본 개념

PAR에서는 발사체 개발시 제품보증의 기본 개념으

로 신뢰성, 시스템 안전, 품질의 확보와 형상관리, 부품
재료공정 관리, 전기전자 부품관리, 소프트웨어 관리
등과 같은 개념이 정의되었다.

PAR의 작성 이후 이에 의거하여 사업단 제품보증

업무 수행을 위한 일반 계획인 제품보증 프로그램 계
획 (Product Assurance Program Plan, 이하 PAPP)을
수립하였다.

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그림 

6 PAR와 PAPP

PAPP는 PA 프로그램과 방법, 조직과 책임, 업무

와 계획, 산출물 등을 개발에 따른 주요 마일스톤 별로
정리한 문서이다. 위의 두 문서들이 한국형발사체 개
발사업의 기초가 되는 문서이며 이를 기준으로 세부
제품보증 계획서가 수립되었다.

2.4 제품보증 세부 계획 수립 

PAR와 PAPP는 제품보증의 기본 문서로 이에 의거

하여 제품보증 세부 계획이 수립되었다.

신뢰성 보증계획 (Reliability Assurance Plan, 이하

RAP)은 신뢰성을 확보하기 위한 요구조건, 업무, 그리
고 방법들이 설명되어 있는 문서이다. 안전 보증계획
(Safety Assurance Plan, 이하 SAP)는 시스템 안전 활
동과 계획등이 서술되어 있다. 품질보증계획 (Quality
Assurance Plan, 이하 QAP)에는 한국형발사체사업에
적용될 품질보증 활동이 정리되어 있으며 부품·재료·
공정 관리 계획 (Part Material Process Control Plan,
이하 PMPCP)과 전기전자 부품관리 계획 (EEE
Control Plan, 이하 EEECP)에는 발사체에 사용되는
부품들과 재료들의 목록 작성과 부품·재료·공정 위원
회 (PMPCB)의 운영 등이 정리되어 있다. 소프트웨어
보증 계획에는 요구조건을 만족시키기 위한 활동과 책
임, 그리고 소프트웨어 형상관리나 불일치 관리 방안
등이 정리되어 있다.

상기의 주요 제품보증 세부 계획 외에도 오염 관리

계획 (Contamination Control Plan, 이하 CCP)이나 환

경영향 평가 계획 등이 작성, 공표되었다.

그림 

7 제품보증 세부계획들

2.5 제품보증 활동 

상기한 제품보증 세부계획에 따라 기본설계단계의

제품보증 활동이 다음과 같이 이루어졌다.

신뢰성 보증을 위하여 전체 시스템에 대한 신뢰도

의 할당이 이루어졌으며 주요 시스템 별 신뢰도 평가
방법이 수립되었다.

그림 

8 발사체 시스템 신뢰도할당 (일부)

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신뢰성 분석을 위하여 주요 시스템에 대한 기능-구

조 분석을 수행하였으며 엔진시스템에 대한 고장모드
분석이 수행되었다.

시스템 안전 보증은 위험요소를 식별, 평가, 제거 및

제어하여 위험도를 만족할 만한 수준으로 낮추는 활동
으로 엔진시스템에 대한 사전 위험요소 분석
(Preliminary Hazard Analysis, PHA)가 수행되었다.

그림 

9 사전위험요소 분석 

대형 시험설비의 안전 보증과 관련하여 사업단의

내부방침을 수립하였으며 산업안전보건법에 의한 공
정안전관리(PSM) 관련 업무를 수행한 바 있다. 우주센
터에 위치한 시험설비의 경우 PSM을 적용받지만
PSM 대상이 아닌 본원의 시험설비들도 PSM에 준하
는 수준의 문서 준비를 수행한 바 있다.

그림 

10 공정안전보고서 구성 

다양한 시험방법을 이용한 예비시험을 통해 화재

안전의 시험 기준을 NASA 등이 사용하는 표준 방법
으로 수립하였으며3) 화재안전 표준 시험장비를 설계
하고 ISO14624-1 규격에 맞는 시험 절차를 수립하고

추진제 등의 화염 영역(flammable range)를 확인하
였다.

품질 보증의 경우, 품질보증계획과 발사체 제품보

증 working group의 운용을 통해 항우연과 참여기업
간의 역할과 책임을 정의하였으며 주요 참여기업들을
방문하여 품질시스템 현황과 제품보증 관리 현황 등을
확인하였다.

발사체의 청정도 관리를 위하여 오염관리 계획과

표준 오염 검사방법을 개발하였다.

부품·재료·공정 관리 계획에 따라 사업단계별 검토,

검증, 승인 계획과 표준 요구조건을 수립하였으며 부
품·재료·공정 위원회를 구성하고 부품·재료·공정 목
록의 초안을 작성하였다.

EEE 관리와 관련하여 전기전자 부품의 표준부품 기

준을 수립하였으며 Derating 요구조건을 공포하고 전
기전자부품의 현황을 조사하였다.

3. 결  론

이상과 같이 현재 한국형발사체 사업단에서 수행하

고 있는 제품보증 활동 현황을 정리하였다. 현재까지
한국형발사체의 제품보증활동으로 제품보증 체계수
립과 각종 계획서의 작성 및 기본설계단계 업무를 수
행하였다. 우주발사체의 개발과 같은 대형의 복잡한
연구과제를 수행하면서 발생할 수 있는 고장이나 사고
를 최소화하고 좋은 품질의 제품을 만들기 위하여 제
품보증 업무는 지속적으로 강화해야하는 필수적인 활
동이라고 사료된다.

참고문헌

1. 한국형발사체 설계문서, L2-DAC-2B, KARI,

2014

2. 신명호 외, 한국형발사체 제품보증 요구조건

문서, L2-RQ-00026, 2013

3. Baeg-Woo Shin, Seong-Lyong Kim,

Sang-Yeon Cho, and Jeong-Hwan Ko"
Flammability Test Plan for Fire Safety of
KSLV-Ⅱ", the 7thIAASS conference, 2014