한국항공우주연구원

자막

(더 가볍고 더 높게
우주를 향해야 하는
한국형 발사체 누리호)

(박충희 연구원)
발사체 중에서도 가장 중요한 것은 엔진
그리고 엔진을 움직일 수 있는 연료를 담을 수 있는 추진제 탱크
(추진제 탱크)

(우주로 가는 섭씨 3,300도의
불꽃을 만들기 위해)

(초당 1톤의 산화제와 연료를
공급하는 추진제 탱크)

저희가 직접 만들어보고 테스트하는
일련의 과정을 거치지 않고서는 완성된
(이상훈 연구원)
추진제 탱크를 만들 수가 없었습니다

(얇고 가볍지만 강하고 단단한
2mm 두께를 위한 끝없는 시도)

(유준태 연구원)
최첨단 우주 산업이지만 많은 부분이
직접 손으로 해야 하는 수작업이 많이 들어가기 때문에
그런 부분에 있어 많은 노력이 있었습니다

(순수 우리 기술로, 우리 땅에서 만든
누리호 추진제 탱크를 만난다)

(누리호를 우주로 보내기위해
약 180톤의 추진제가 필요)

발사체를 우주로 보내기 위해 엄청난 양의 추진제가 필요하다
많은 추진제를 담아야 하지만
추진제 탱크는 얇고 가볍게 만들어져야 한다

(Q. 추진제 탱크의 무게, 왜 중요할까?)
더 많은 페이로드를 우주에 수송하기 위해서는
발사체를 가볍게 만드는 것이 중요합니다
따라서 저희 추진제 탱크도
(박충희 연구원)
가벼운 경량화 설계를 기본으로 제작하였습니다

(1, 2, 3단 각 2개씩 총 6개의 추진제 탱크로 구성)
누리호의 80%는 연료와 산화제가 담긴 추진제 탱크로 이루어진다
(연료탱크)
(산화제탱크)
더 많은 탑재체를 우주로 보내기 위해
가볍게 만들어졌음에도 불구하고
(추진제 탱크의 핵심
내부 압력과 외부의 하중 등을 견디는 것)
대기압의 약 6배 정도의 내부 압력과 비행 중 가해지는 관성력
공력에 의한 하중과 압력을 견디는 것이 추진제 탱크의 핵심이다!

(Q. 추진제 탱크가 갖출 조건은?)
(박충희 연구원)
압력에도 견딜 수 있어야 하고요
발사체가 비행하면서 밑에서 엔진의
추력이 올라오고 바람이 분다든지 해서
기체가 뒤틀린다든지 그런 구조하중도
견딜 수 있어야 합니다
그리고 산화제 탱크 같은 경우에는
극저온의 액체 산소가 담겨져 있기 때문에
극저온에서도 성능을 제대로 발휘해야 합니다
(박충희 연구원)
따라서 이러한 모든 것을 종합하여 설계를 해줘야 합니다

(탱크의 얇은 두께가 가장 큰 과제)
추진제 탱크는, 얇디얇은 두께로 만드는 것이 가장 큰 과제였다

(Q. 추진제 탱크를 제작할 때 어려운 것은?)
(박충희 연구원)
스킨의 가장 얇은 부분이
2-3mm 밖에 되지 않기 때문에
밖에서 살짝이라도 흠집이 나면
탱크로서의 기능을 할 수 없게 됩니다
그래서 약간은 스크래치만 나도
폐기를 해야 하기 때문에
핸들링에 주의를 요하게 됩니다

(추진제 탱크의 소재 특수 알루미늄 합금)
추진제 탱크의 주재료는 특수 알루미늄 합금

(최대 높이 10m, 직경 3.5m 두께 2mm)
최대 높이 10m, 3.5m에 달하는 직경에 비해
가장 얇은 두께는 2mm 남짓
(두께 2mm)
여기에 쓰이는 제작 기술이, 스피닝이다
(*스피닝 : 알루미늄 합금판을 돔 모양 틀에서 대형 롤러로 얇게 밀어 펴내는 기술)

(Q. 스피닝은 어떤 작업과정을 거치나?)
(박충희 연구원)
사실 이런 부분은 컴퓨터 시뮬레이션으로
해결하면 가장 좋은데
컴퓨터 시뮬레이션에서 발생하는 오차보다
저희가 요구로 하는 정밀도가 훨씬 더 정확합니다
따라서 컴퓨터 시뮬레이션으로는
이 정확도를 맞출 수 없기 때문에
시행착오를 거쳐서 트라이얼해보는 수밖에 없고
(박충희 연구원)
엔지니어의 경험과 직관에서
나온다고 할 수 있겠습니다
(오직 추진제 탱크에만 적용되는 용접 공법)
얇은 두께의 원판이 완성되면 용접이 시작되는데
(Q. 추진제 탱크 용접, 일반 용접과 다른 점은?)
지금까지 국내에서 쓰지 않았던
오직 추진제 탱크에만 적용되는 용접 공법이 사용된다

(이상훈 연구원)
저희가 조선업에 상당한 강국이다 보니까
세계 최고 용접 기술을 가지고 있습니다
그래서 외부에서 볼 때 조그만 탱크 하나를
만드는데 왜 이렇게 오래 걸리냐,
왜 잘 만들지 못하냐 이런 평가들이
있을 때 개인적으로는 속상한 적도 있습니다
(이상훈 연구원)
조선소 같은 경우에는 생산성을 극대화시키면서
용접 품질을 우수하게 만드는 데 기술이 집약돼 있고
발사체에는 얇은 알루미늄 판을 변형 없이 그리고
결함 없이 만드는데 기술이 집약돼있기 때문에
그 특징이 좀 다르다고 할 수 있습니다

실패에 대한 두려움보다
완성에 대한 열망이 더 높았던 순간들

(Q. 실패에 대한 두려움, 어떻게 극복했나?)
(이상훈 연구원)
추진제 탱크는 한 개를 제작하는데
10개월 정도가 소요됩니다
최종 용접 전에 용접 불량이 일어나게 되면
10개월이 더 소요가 되고 그렇게 되면
총 조립 일정에도 영향을 주기 때문에
용접 중에 불량 없이 탱크를 완성하는 게
가장 부담스러웠고요

(박충희 연구원)
완성체 추진제 탱크를 만들기까지 공정이
수백 개가 있는데 그중에서
한 군데라도 문제가 생기면
완성품을 만들 수 없는 거예요
폐기 정도까지 가는 거거든요
그러면 처음부터 다시 만들어야 하고
만들다가 또 실수하고 또 만들고
고도의 집중력과
극한의 기술이 필요한 작업이라고 할 수 있겠습니다
(박충희 연구원)

눈물과 땀은 희망으로 돌아왔다
(Q. 추진제 탱크의 성능, 언제 확인했나?)
(이상훈 연구원)
1단 추진제 탱크는 2018년도에 개발 모델을 완료를 해서
당시에 내압 파열 시험 등을 통해서 검증하였고요
2단 같은 경우는 2018년도에 TLV 시험 발사를 성공했었고요
(박충희 연구원)
1단과 3단을 추가로 해서 전 기체를 구성한 최종적인 누리호가
다음 달에 1호 발사를 하게 됩니다

순수 우리 기술로 만든 추진제 탱크는
이제 발사만을 기다리고 있다

(Q. 추진제 탱크 자립화 성공의 의미는?)
순수한 독자기술로 발사를 하기 때문에
상당한 의미가 있다고 생각되고
(이상훈 연구원)
이러한 기술들을 민간에 이전시킴으로 해서
향후 민간 우주 개발 산업에
보다 더 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다

(가볍지만 강인한 추진제 탱크)
얇고 가볍지만, 강인하게!
우주로 향하는 발사체의 중심

(박충희 연구원)
추진제 탱크는 2mm의 과학이죠
(2mm의 과학)

(유준태 연구원)
앞으로 우주 시대가 열렸을 때
그 자리를 선점할 수 있고 확보할 수 있는 근본 기술을 가졌다라고
확보했다라고 볼 수 있겠습니다

대한민국 순수기술로 만든 누리호 추진제 탱크는
누리호를 우주로 힘껏 날아오르게 할 것이다

(이제, 우리는 우주를 힘껏 날아오른다)

KARI TV
KOREA AEROSPACE RESEARCH INSTITUTE