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우주로 가기 위한 유일한 운송 수단, 우주발사체

우주발사체

우주로 가는 운송수단

미국과 러시아는 1950년대부터 우주발사체 기술을 확보했다. 뒤이어 유럽, 일본, 중국, 인도 등도 우주발사체 기술을 확보해 인공위성과 우주탐사선 발사, 우주화물 수송 등 우주개발을 추진하고 있다. 그동안 국내 개발한 인공위성은 모두 해외 우주발사체를 이용해 발사됐다. 우주발사체 연구개발이 늦어 우주발사체를 보유하지 못했기 때문이다. 우주발사체는 국가간 기술이전이 제한되어 있어 독자 기술로 우주발사체를 개발하는데는 많은 시간과 개발비용이 필요하고 기술적 어려움이 많아 기술 확보 까지는 많은 시행착오가 요구된다. 최근에는 미국 민간 우주기업 스페이스 X사의 혁신적인 재사용발사체 등장으로 유럽, 일본 등도 저비용·고효율 발사체 개발을 추진하고 있다. 또한 세계 여러 스타트업에서는 초소형위성 발사가 가능한 초소형 발사체를 개발하고 있다. 앞으로 우주개발국의 지속적인 증가, 소형위성 개발 증가로 전 세계 상업 우주발사체 시장은 갈수록 확대될 전망이다.

순수 국내 기술로 우주발사체 개발

한국항공우주연구원은 1단형 고체추진 과학로켓(KSR-Ⅰ, 1993년), 2단형 고체추진 중형과학로켓(KSR-Ⅱ,1998), 국내 최초의 액체추진 과학로켓(KSR-Ⅲ, 2002) 개발을 통해 로켓 설계 및 제작 능력을 길러왔다. 이어 우주발사체 개발 능력 확보를 위해 러시아와의 국제협력으로 1단 액체엔진과 2단 고체엔진으로 구성된 2단형 우주발사체 나로호(2013년 발사 성공) 개발을 통해 우주발사체 기술과 경험을 확보했다. 현재 이를 바탕으로 고도 약 600-800km의 태양동기궤도에 1.5톤급 실용위성을 발사할 수 있는 3단형의 한국형발사체(누리호)를 국내 기술로 개발했으며, 오는 2027년 까지 누리호 반복발사를 통해 누리호의 신뢰성을 제고하고 발사체 기술의 민간이전을 추진할 계획이다.

한국의 로켓 개발 현황

한국의 로켓 개발 현황에 대하여 구분하여 설명하는 표입니다.
구분		KSR-I	KSR-II	KSR-III	나로호(KSLV-I)	한국형발사체(KSLV-II)
목적		1단형 무유도 과학 관측로켓 국산화 개발 및 한반도 오존층 탐사	초기자세제어 기능을 갖춘 2단형 고체추진 과학관측 로켓의 국산화 개발	액체추진로켓 독자 개발 및 소형위성 발사체 개발을 위한 기반기술 확보	100kg급 인공위성을 지구저궤도에 진입시킬 수 있는 발사체 개발 및 독자개발을 위한 기술과 경험 확보	1.5톤급 실용위성을 지구저궤도에 투입시킬 수 있는 발사체 개발 및 우주발사체 기술 확보
개발기간		1990.7 ～ 1993.10	1993.11 ～ 1998.06	1997.12 ～ 2003.02	2002.08 ～ 2013.04	2010.03 ～ 2023.06
개발비(억원)		28.5	52	780	5,025	19,572
길이(m)		6.7	11.1	14.0	33.0	47.2
직경(m)		0.42	0.42	1.0	2.9	3.5
중량(kg)		1,268	2,048	6,000	140,000	200,000
발사일	1호기	1993.06.04	1997.07.09	2002.11.28	2009.08.25	2021.10.21
	2호기	1993.09.01	1998.06.11	-	2010.06.10	2022.06.21
	3호기	-	-	-	2013.01.30	2023.05.25
특징		- 1단형 고체추진 과학로켓	- 2단형 고체추진 과학로켓 - 비행 중 2단 분리 성공	- 국내 최초의 액체추진로켓 독자개발 성공 - 소형위성발사체 개발을 위한 기반 기술 확보	- 국내 최초의 위성발사체 개발 - 한·러 공동개발 - 러시아 기술협력을 통한 체계기술 확보	- 국내 최초의 실용위성급 위성발사체 개발 - 국내 독자개발 - 75톤급 액체엔진 개발

한국 최초 우주발사체 나로호

나로호로 우주발사체 개발 시작

나로호(KSLV-I)는 국가우주개발계획에 따라 추진된 우주발사체 개발 사업으로 국제협력을 통해 우주발사체를 독자 개발하기 위한 기술과 경험을 확보하는 것이 목표였다. 세부적으로는 위성 발사체 시스템 설계 및 제작 시험, 위성의 궤도 투입 기술 및 발사 운용기술 확보, 위성 발사체 관련 설비·장비 개발 및 구축이 주요 목표였다. 나로호(KSLV-I)는 100㎏급 인공위성을 지구 저궤도에 진입시킬 수 있는 발사체로 1단에 액체엔진, 상단에 고체 킥모터를 구성하는 2단형 발사체로 1단은 러시아가, 상단은 국내 독자 기술로 개발했다. 추진제를 포함한 총중량은 최대 140톤으로 길이 33m, 직경 3m, 1단 추력 170톤급, 위성궤도는 300×1,500㎞ 타원궤도를 목표로 설계했다. 1단에 액체추진제 엔진 1기를 사용하며, 연료는 케로신(Kerosene), 산화제는 액체산소(LOX), 추진제는 터보펌프로 연소기에 공급키로 했다. 2단은 고체추진제(Hydroxyl Terminated Poly Butadiene, HTPB) 킥모터로 구성했다. 나로호는 2009년 1차 발사 실패, 2010년 2차 발사 실패 후 2013년 1월 30일 3차 발사에서 성공했다.

나로호, 한국형발사체 개발의 토대가 되었다

나로호 개발은 여러 가지로 중요한 의미를 지닌다. 발사체 설계, 발사체 개발과 발사에 이르는 전 과정을 직접 경험함으로써 독자 발사체 개발의 디딤돌을 마련했다는 점에서 더욱 큰 의미가 있다. 나로호는 한국형발사체 독자개발에 필요한 경험을 확보하고, 기술 수준을 끌어올리는데 핵심적인 역할을 했다. 위성을 발사할 수 있는 기반인 발사장(나로우주센터)을 구축했으며, 발사체 시스템설계, 발사체 조립 및 발사 운용 등 발사체 개발 전 과정을 겪으며 기술과 경험을 체득했다. 특히, 나로호 개발 과정을 통해서 독자적으로 한국형발사체(누리호) 개발 계획을 세울 수 있었다. 또한 발사체 엔진 기술의 이전이 불가능한 국제 환경을 고려해 나로호 개발과 병행해 독자 우주발사체 개발에 필요한 30톤급 및 75톤급 액체 엔진 기술과 대형추진제 탱크 등 핵심 요소 기술에 대한 선행연구를 진행했다. 그리고 당시 우리나라에는 없었던 발사체 추진기관 시험 설비의 조기 구축을 위한 설계도 수행했다. 나로호 개발 전반에 걸쳐 150여 개 산업체가 참여하는 등 발사체 기술 분야에서 국내 산·학·연이 종합적으로 발전함으로써 발사체 독자개발을 위한 국내 자립 기반이 확보된 것도 큰 성과다. 국내 발사체 기술 수준은 나로호 착수 이전 선진국 대비 46%에서 83%로 향상된 것으로 평가됐다.

총길이33.5m(1단 25.8m, 2단 7.7m)
총중량140톤
직경2.9m
추력170톤급 1단 액체엔진, 7톤급 2단 고체엔진
발사일1차 2009.8.25. 2차 2010.6.10. 3차 2013.1.30.