보도일시	2018. 9. 7.(금) 조간(온라인 9. 6. 15:00)부터 보도해 주시기 바랍니다.
배포일시	2018. 9. 6.(목) 09:00	담당부서	거대공공연구정책과
담당과장	장인숙(02-2110-2430)	담 당 자	용찬재 사무관(02-2110-2428)

국내외 전문가, 우리나라 발사체 현재와 미래 토론 - 9월6일, 나로우주센터에서 국제심포지엄 개최 - -“누리호”시험발사체 비행모델(FM) 공개 -

□ 과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 ‘과기정통부’)는 한국항공우주학회(회장 김유단 서울대 교수)와 함께 9월 6일(목)에 전남고흥의 나로우주센터에서 우주발사체 심포지엄을 개최하였다.

o 이번 심포지엄은 10월 말로 예정된 시험발사체 발사를 계기로, 우리나라 발사체 개발의 현주소를 진단하고 앞으로의 발사체 개발방향에 대해 논의하기 위해 마련하였다.

o 심포지엄에는 러시아, 프랑스 등 해외 발사체 전문가와 함께, 국내 발사체 분야 대학교수, 산업체 관계자 등 100여명이 참석하였다.

□ 심포지엄은 해외 발사체 전문가가 자국의 발사체 개발현황에 대해 발표 후 우리나라 발사체 개발방향 방향에 대해 토론하는 순서로 진행되었다.

□ 먼저, 러시아 S7 Space* 고문 유리 아르주마냔과 Project-Technic CTO(前 흐리니체프사 설계국 국장) 바흐발로프가 러시아 발사체 개발과정을 소개하였다.

* 러시아 항공기업인 S7 Group의 자회사로 2016년 설립, 발사체 ‘Zenit’를 이용하여 러시아 최초의 상업적 위성 발사 서비스를 제공하는 업체

o 유리 아르주마냔은 러시아도 발사체 개발 초기에 엔진 연소 안정화, 가벼우면서도 강도를 보장하는 구조 및 소재확보, 분리제어 등과 같은 기술적 난제들로 인해 많은 어려움이 있었다며, 수많은 실패의 과정을 통해 신뢰성 높은 발사체를 완성할 수 있었다고 밝혔다.

□ 이어서, 프랑스 아리안스페이스사*의 피에르이브 티시에 CTO가 현재 개발 중인 유럽의 상용발사체인 ‘아리안’의 개발과정과 앞으로의 개발방향을 발표하였다.

* 유럽 우주국(ESA)에 의해 개발된 아리안(ariane) 로켓 발사를 위해 유럽 12개국이 출자하여 설립(1980년)한 로켓 발사 전문회사, 현재 전세계 상업 발사 시장의 50% 점유

o 피에르이브 띠시에는 개발과정에서 항법소프트웨어 문제로 인해 많은 어려움이 있었지만, 지속적인 검증 및 개량을 통하여 ‘아리안5’를 성공적으로 개발하였으며, 현재는 민간 우주발사체 경쟁에서 살아남기 위해 발사비용이 ‘아리안5’의 절반 수준인 ‘아리안6’를 2020년 발사를 목표로 개발 중에 있다고 발표하였다.

□ 해외 사례 발표에 이어, 항우연의 설우석 발사체신뢰성안전품질보증단장이 ‘누리호’ 시험발사체의 개발현황을 소개하였다.

o 설단장은 해외 선진국의 기술이전 없이 자력개발하는 과정에서 많은 어려움이 있었던 것이 사실이라며,

o 약 90회 이상의 지상시험을 통해 기술적 문제점 등을 극복하고 이제는 성능 안정화 단계에 들어섰고, 시험발사를 통해 엔진 비행성능을 확인할 계획이라고 발표하였다.

□ 이어진 전문가 토론에서는 우리나라 발사체 개발의 성공조건과 앞으로의 개발방향에 대한 활발한 논의가 있었다.

o 전문가들은 발사체 개발에서 중요한 점은 직접 제작을 담당하는 산업체의 기술경쟁력을 확보하는 것이라며, 최소 매년 1회 이상의 발사를 통해 산업체가 안정적으로 개발에 참여할 수 있도록 지원하고, 장기적으로 민간기업 주관의 개발을 통해 시장 경쟁력을 확보할 필요가 있다고 의견을 모았다.

□ 아울러, 심포지엄 참석한 전문가에게 올해 10월 발사예정인 시험발사체의 비행모델도 공개하여 차질 없는 준비상황도 소개하였다.

o 시험발사체는 무게 52.1톤, 총길이 25.8m, 최대지름 2.6m인 1단형 발사체로서 총 3단으로 구성된 누리호의 2단부에 해당한다.

o 시험발사는 본발사체인 누리호에 사용되는 엔진과 동일한 75톤 액체엔진의 비행시험을 통해 비행성능 및 구조, 전자, 제어 등 서브시스템을 점검하기 위해 실시할 예정이다.

o 시험발사 성공시 발사체 전반에 관련된 기술의 확보여부를 확인하게 되며, 해당엔진 4개를 묶음(클러스터링)을 통해 본발사체인 누리호의 제작도 탄력을 받을 전망이다.

□ 심포지엄을 주최한 한국항공우주공학회 노태성 인하대 교수는 “독자개발경험이 없는 우리나라가 시험발사를 통해 엔진 비행성능을 확인하는 것은 반드시 필요하다”며, “첫 발사가 성공하기를 바라는 기대가 크지만 ”시험“은 결과가 아닌 과정인 만큼 차분하게 지켜보는 것이 중요하다”고 밝혔다.

□ 과기정통부 정병선 연구개발정책실장은 “발사체 개발을 위해 그동안 밤낮없이 노력해주신 한국항공우주연구원, 산업체 관계자 여러분들께 감사드린다”며, “오늘 심포지엄에서 논의된 내용을 바탕으로, 최종목표인 ’21년 본발사까지 필요한 지원을 아끼지 않을 것“이라고 밝혔다.

붙임 : 1. 우주발사체 개발의 의의

2. 발사체 개발이 산업 전반에 미치는 영향

3. 발사체 개발의 주요 기술 난제

이 자료에 대하여 더욱 자세한 내용을 원하시면 과학기술정보통신부 용찬재 사무관(☎ 02-2110-2428)에게 연락주시기 바랍니다.

붙임1

우주발사체 개발의 의의

□ 전략적 측면 : 위성 발사 능력 확보

ㅇ 인공위성 강국으로 평가받는 우리나라는 발사체 기술 확보를 통한 위성 발사 능력 확보로 우주주권국으로 나갈 수 있는 기반 마련

ㅇ 발사체 기술은 국제적으로 민감한 기술이며 선진개발국들이 다른 나라로의 기술 이전을 엄격히 통제하고 있어 우리위성을 우리가 원하는 시기에 발사하기 위해서는 발사체 기술의 확보가 중요

□ 기술적 측면 : 극한의 어려움을 딛고 개발하는 기술

ㅇ 자동차의 10배가 넘는 수 십 만개의 부품으로 구성된 발사체는 초속 8km가 넘는 속도에서 영하 183도의 극저온 액체산소와 3,500도의 화염을 이겨내는 극한의 기술

ㅇ 무게를 줄이기 위해 음료캔 두께의 연료탱크를 용접하는 등 고난이도 기술

□ 경제적 측면 : 우주시장의 지속적인 성장

ㅇ 우주개발의 중요성에 따라 세계 우주시장이 지속적으로 성장하고 있으며, 세계 주요국은 우주개발 투자를 확대

ㅇ 첨단 대형 시스템 기술인 발사체 기술의 확보는 국내 관련 산업계에 파급되는 기술적인 효과가 매우 큼

ㅇ 세밀한 공정이 사람 손으로 이루어지고 있어, 로봇으로 대체되는 다른 산업에 비해 더 많은 일자리를 만들 수 있음

□ 국제적 측면 : 국제 공동 연구개발 참여 기회 확대

ㅇ 다른 우주선진국들과 대등한 입장에서 다양한 우주개발 국제협력(국제우주정거장, 행성탐사 등)에 참여할 수 있어 우리나라 위상제고가 가능

□ 사회적 측면 : 국민의 자긍심 고취 및 국가 신뢰도 향상

ㅇ 우주개발은 국가의 총체적 과학기술력을 상징하며 국민의 자긍심 고취와 우주에 대한 관심 증대의 효과

ㅇ 우주개발의 성공은 국가 위상 및 신뢰도 향상의 효과

붙임2

발사체 개발이 산업 전반에 미치는 영향

□ 발사체 분야 파급효과

ㅇ「우주기술 산업화 전략(’13년)」에 따라, 우주산업 역량 강화와 이를 통한 국가 미래성장동력 창출을 위해 지속적으로 노력하고 있음

- 발사체분야 산업체 기반이 부족함에 따라, 발사체 사업의 안정적·지속적 참여를 통해 산업생태계 조성에 기여 중

※ ‘17년까지 사업예산 12,424억원 대비 약 8,850억원 산업체 투입(71.2%)

ㅇ 우주발사체 개발은 외국에 비해 늦게 시작하였으나, 일부 분야는 타분야로 기술이전(Spin-off) 되고 있음

- (과학로켓-Ⅲ의 스피닝 기술) 발사체 추진제탱크 돔제작 스피닝 기술을 방위산업 유도무기 티타튬 동체부 성형제작에 적용

- (나로호 발사통제 및 발사관제 기술) 나로호 발사통제 및 발사관제 기술을 이용하여 선박의 각종 센서와 장치로부터 데이터 수집 분배처리 및 제어콘솔의 명령을 통제하여 선박의 실시간 자동제어 분야에 기술 이전

- (나로호 시뮬레이터 기술) 나로호에 사용된 발사체 시뮬레이터 기술을 이용하여 선박제어시스템의 기능과 성능을 확인할 수 있으며 선박의 다양한 상황 모사를 통해 선박 운항 훈련에 기술 이전

- (한국형발사체 터보펌프 기술) 한국형발사체 로켓 엔진에 극저온 액체산소와 연료를 공급하는 터보펌프 기술을 극저온 LNG 운송용 선박의 LNG 펌프에 기술 이전

□ 타 산업으로의 파급 및 융합을 통한 신시장 창출

ㅇ 우주산업은 산업․경제․기술적 파급효과가 크고, 신산업 창출 등의 잠재력이 큰 분야임

* 발사체 개발은 고도의 정밀성과 신뢰성을 요구하는 최첨단 기술로 소재, 부품, 기기, 시스템 분야 등의 기술 향상에 기여

ㅇ 우주분야와 타분야 간의 융합을 통한 우주기술의 적용 분야 확대가 가능

* 도료, 전자기기용 기록매체, 강재, 내연기관 등 36개 산업분야와 관련되어 생산의 우회도가 높아 타 산업에 미치는 영향이 큼

□ 국내 산업체의 세계 우주시장 진출 도모

ㅇ 국내 저궤도위성 발사서비스 수요에 대응, 한국형발사체 실용화 사업을 통해 산업체 주관으로 발사체 본격 양산 추진

* 한국형발사체 개발이후 우리나라는 ’22년～’40년까지 21기의 위성을 발사할 계획으로 연평균 1기 이상의 발사 수요 예측

ㅇ 발사 횟수 증가 및 성공률 상승을 통한 신뢰성 확보를 통해 세계 발사 서비스 시장 진출로 국가 경쟁력 강화 등에 기여

붙임3

발사체 개발의 주요 기술 난제

[연소불안정]

ㅇ 한국형발사체 액체엔진 개발 과정에서 폭발의 가능성이 있는 연소불안정 현상이 발생하였음

※ (연소불안정) 막대한 양의 추진제가 급속하게 연소하는 과정에서 발생하는 주파수와 연소실의 고유한 음향장이 공진을 일으켜 불안정한 연소가 나타나는 현상

ㅇ ‘14년 10월 처음으로 발생하여 16개월 동안 20차례 이상의 설계변경, 재제작, 반복시험을 통해 마침내 ’16년 2월 안정적인 연소시험 결과를 확인하였을 뿐 아니라 연소불안정 저감 기술도 축적

※ 초기 연소불안정 발생시 나타난 연소압 대비 연소실 섭동 비율(10.1%)를 경험적 연소안정성 판단 기준인 5% 이내로 줄이기 위해 20차려 시험 실시, ‘16.2월 연소압 대비 연소실 섭동 비율 1.3% 달성

ㅇ 해외에서도 이미 문제가 되었던 연소불안정에 대하여 많은 논문과 다양한 해결책이 제시되었지만 직접 만들면서 적용해보는 방법 외에는 해결책이 없기에 우리가 만든 엔진을 가장 잘 아는 우리 연구진들이 스스로의 노력과 의지로 극복

ㅇ 현재, 액체엔진 개발은 엔진의 신뢰도 확보를 위한 연소시험을 매주 착실히 수행 중이며 75톤급 엔진의 경우 약 90회, 7,000초 이상의 누적 시험을 수행하였음

[밸브 개발]

ㅇ 발사체 개발에 있어 밸브는 산화제, 연료 등의 공급에 있어 작지만 필수적인 역할을 하는 부품으로 시험발사체에 약 100개, 3단형 한국형발사체에 무려 450개가 사용됨

ㅇ 특히 산화제용 밸브의 경우 밸브 소재인 스테인리스 강으로 –183℃의 액체산소와 접하면 약 3mm정도가 수축하게 되어 누수를 막는 기밀이 매우 중요하기 때문에 이러한 수축까지도 고려한 설계/제작을 수행함

ㅇ 또한, 무게와 크기와의 싸움도 밸브 개발의 난관이었은데 극저온, 고압, 고온 등을 견디면서도 단 1g의 발사체 무게를 줄이기 위하여 본체를 정밀하게 깎아낸 뒤 다시 테스트하는 과정을 수없이 반복함

[추진제탱크 개발]

ㅇ 발사체 구조물의 대부분을 차지하는 추진제탱크는 발사체 전체 부피의 80% 정도를 차지할 정도로 크나, 발사체 성능과 직결되는 무게 절감을 위해 두께는 2~3mm에 불과함

ㅇ 가벼우면서도 튼튼하고, 발사 시 하중과 탱크 내부의 압력을 견디기 위해서는 알루미늄 소재를 사용하여야 하나, 용접 과정이 매우 어려워 ‘용접 불량–공정개선–용접 불량’이 반복되었음

ㅇ 우리나라 용접 기술이 세계 최고 수준일지라도, 이렇게 가벼운 소재를 용접해 만든 탱크를 지상에서 사용하는 곳이 없고, 우리 손으로 직접 만들어보는 것도 처음이다 보니 하나하나를 일일이 확인하면서 공정프로세스를 완성하였음

ㅇ 밤샘, 휴일 작업 등을 통해 수많은 실패와 시행착오를 겪으면서 2단 추진제탱크 개발공정이 안정화되었고, 이렇게 축적한 기술과 경험을 활용하여 현재 1,3단 추진제탱크 개발에 매진하고 있음

[기타]

ㅇ 나로센터에 구축한 추진기관시스템 시험설비(PSTC)는 설계부터의 모든 과정이 국내 최초였으며, 외국의 기술지원은 불가능한 상황으로 해외 논문 등 각종 문헌자료를 참고해가며 제작하였으며, 구축 후 지난 3~7월 인증모델(QM) 연소시험에 사용하여 실효성을 확인

ㅇ 수차례 회의와 점검 과정을 거쳐 완성된 연소시험 절차서는 연소시험 과정에서 발생할 수 있는 모든 상황을 일목요연하게 정리한 ‘체크리스트’로 ‘연구원들의 땀으로 쓴 노트’와도 같음