KARI 75톤급 로켓엔진

(KRE-075에서 넘어옴)
KRE-075 엔진 CG 애니메이션 형상

KRE-075는 한국의 KARI가 개발중인 한국형발사체중 75톤급 추력의 신형 액체 로켓 엔진(KSLV-II)을 말한다. 2018년 한국형 시험발사체의 1단 엔진이다. 또한 2021년 KSLV-II의 1단 및 2단 엔진으로 사용될 예정이며, 2020년까지 엔진 개발을 완료할 계획이다.[1]

역사편집

나로호의 개발 과정에서 러시아와의 공동개발 도중 1단 액체엔진 기술이 이전되지 않았던 점에 대해 사업 초기 단계부터 꾸준히 비판이 나왔었다. 이에 나로호에 이어 발사할 한국형발사체에서는 액체엔진 기술을 포함해 자력 개발하기로 정했고[2], 이 계획에 따라 75톤급 엔진의 개발이 정해졌다.

75톤급 엔진의 개발에는 나로호 개발 과정에서 독자적으로 개발한 KARI 30톤급 로켓엔진의 개발 경험이 크게 도움이 되었다.[3] 2009년에는 엔진의 각 부분 체계 시제품을 조립해 시험을 수행하였으며[3][4][5][6] 2012년에는 첫 시험용 액체 엔진이 조립을 마쳤다.[7] 현재 나로우주센터와 KARI 본원 등에 엔진 시험설비를 증축 하여 시험발사체 인증모델과 비행모델에 들어갈 엔진을 시험중에 있다.

75톤급 엔진의 개발이 본격화 된 것은 최초의 시험시제인 EDM(Engine Development Model)#1호기가 조립되어 나로우주센터의 지상연소시험에서 연소시험이 착수된 2016년 5월부터라고 할 수 있다. 이후 개발시제를 늘려가면서 설계 개선과 연소시험을 통한 검증을 통하여 비행용 모델까지 개발이 진행되었다. 2018년 11월 현재 75톤급 엔진의 100번째 연소시험이 성공리에 수행되었으며, 시험발사체와 한국형발사체를 통해 비행시험을 수행할 예정이다.

설계편집

75톤급 엔진은 액체산소와 케로신을 사용하는 가스발생기 사이클의 액체연료 엔진이다. 진공 추력은 75톤, 진공 비추력은 298s이며 재생냉각 방식을 사용한다. 1단과 2단에 각각 들어갈 두가지 버전으로 제작될 예정이며 두 엔진은 기본적으로 동일하지만 1단 엔진의 확대비가 12인 반면 2단 엔진의 확대비는 35이다.[8]

연소시험편집

145회 인증 연소시험을 할 것이다. 2020년 1월 139회 연소시험을 마쳤다. 누리호 1단 엔진 4기의 경우 127초 동안, 2단 엔진은 147초 동안 연소가 지속돼야 한다. 엔진들은 1초에서부터 260초까지 다양하게 시험해왔다. 2009년, 2010년, 2013년 3회 발사한 나로호 1단 엔진 RD-151은 230초 연소를 했는데, 2021년 2회 발사할 누리호 1단 KRE-075 엔진은 127초 연소를 할 것이다. 그러나 KRE-075 엔진의 연소시험은 260초 까지 실시했다고 한다.

버전편집

비교 KRE-075 SL KRE-075 VAC
해면추력 (tf) 66.6 -
진공추력 (tf) 75.9 80.3
진공비추력 298.6초 315.4초
혼합비 2.209 2.209
팽창비 12 25
연소시간 127초 148초
챔버압력 6.0 6.0

개발편집

타이탄편집

미국 LGM-25C 타이탄 II가 추력 75톤인 LR-87 액체연료 엔진 4개를 사용한다. 등유/액체산소는 아니고 사산화질소/하이드라진을 사용하지만, 두가지 버전을 동시에 개발했다.

LGM-25C 타이탄 II핵출력 9메가톤의 W53 핵탄두 1개를 장착했으며, 사거리 15,000 km이다. 54발이 실전배치되었다. 현재의 미니트맨 미사일이 배치되기 전까지 미국 핵억지력의 핵심이었다. 미국 국방부는 당초 타이탄2가 35메가톤 핵탄두를 운반할 수 있을 것이라고 예상했지만, 실전배치되지는 않았다.

러시아편집

KRE-075는 러시아 앙가라 로켓을 공동개발하는 나로호 사업으로 개발된 엔진이다. 1976년 개발을 시작한 RD-120 엔진인데, 중국, 인도에도 기술수출되었다.

한국은 나로호 1단에 사용된 진공추력 200톤 RD-191 엔진을 개발하려고 했지만, 미국의 반대로 무산되었다. RD-191 엔진은 RD-120 엔진 계열 중에서 추력이 가장 큰 버전이다. 우크라이나는 구소련 당시 공화국이었는데, 지금은 친미국가를 선언했고, 구소련 당시 RD-120 엔진 계열은 우크라이나에서 개발, 생산했었다. 친미 선언 이후, 러시아랑 우크라이나는 동일한 제원의 로켓 엔진을 따로 수출하고 있다.

한국은 러시아에서 진공추력 200톤 RD-191 엔진 기술도입이 좌절되자, 우크라이나에서 관련 기술을 도입해 진공추력 75톤 KRE-075 엔진 개발에 성공했다. 누리호 1단과 2단에 사용될 것이다. 곧 추력을 높여 KRE-090 엔진을 개발할 계획이다. 진공추력 200톤 RD-191 엔진을 국산화 하고, 이 엔진을 사용하는 러시아 앙가라 로켓을 카피할 계획이었는데, 미국의 반대로 무산되자, 진공추력 75톤 KRE-075 엔진을 개발해, 미국 팰컨9 로켓을 카피하겠다고 항우연이 계획을 수정해 발표했다. 팰컨9 로켓의 멀린 엔진이 진공추력 75톤이다. 9개를 묶어서 1단으로 사용한다.

최근에는 다시 또 변경된 계획을 발표했다. 2020년 누리호(KSLV-II), 2030년 중궤도 정지궤도 발사체(KSLV-III)를 발사할 것이며, KSLV-III가 KRE-090 엔진 9개를 묶은 한국판 팰컨9라고 했다가, 최근에는 계획을 변경하여 미국의 팰컨9 보다는 중국의 창정 3B 카피를 하겠다고 한다.

우크라이나편집

우크라이나는 소련이 멸망하면서 독립했으며, 최근에 친미를 선언해서 러시아군이 침공하기도 했다. 우크라이나에는 구소련 당시 ICBM을 대량생산하던 유즈노예 설계국유즈마쉬 기계국이 있다. 연구소와 공장이다. 정부가 친미를 선언하면서 부도위기를 맞았다. 한국이 유즈노예에서 로켓 엔진 기술을 수입했다. 북한도 수입하려다가 저지당했다.

우크라이나는 구소련 당시 로켓의 2단 엔진에 사용되던 것을 자체 국산화 해서, 최초의 우크라이나 1단 엔진 RD-870을 개발했다. 진공추력 89톤, 액체산소/등유를 사용하는데, KRE-075와 비슷하다. 그러나 한국 보다 최신기술인 단계식 연소 사이클을 사용한다.

각주편집

  1. “우주개발 중장기 계획” (PDF). 2013년 11월: 14. 2014년 1월 24일에 확인함. [깨진 링크(과거 내용 찾기)]
  2. “우주개발사업 세부실천로드맵(안)” (PDF). 2007년 6월: 33. 2014년 1월 24일에 확인함. 
  3. “한국형발사체, 연소시험 시설 없어 개발 차질”. 매일경제. 2011년 5월 27일. 2014년 1월 24일에 확인함. 
  4. 김종규, 한영민, 이광진, 임병직, 안규복, 김문기, 서성현, 최환석 (2009년 11월). “75톤급 액체로켓엔진 1/2.5-scale 연소기 연소시험 결과”. 《한국추진공학회 추계학술대회논문집》: 69-73. 
  5. 안규복, 서성현, 김문기, 임병직, 김종규, 이광진, 한영민, 최환석 (2009년 11월). “75톤급 가스발생기 기술검증시제의 연소시험”. 《한국추진공학회 추계학술대회논문집》: 225-228. 
  6. 김대진, 홍순삼, 최창호, 노준구, 김진한 (2009년 11월). “75톤급 로켓엔진용 연료펌프의 수력성능시험”. 《한국추진공학회 추계학술대회논문집》: 78-81. 
  7. “한국형 로켓엔진 75t급(추진력) 첫 시제품 개발”. 조선비즈. 2012년 6월 20일. 2012년 8월 27일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2014년 1월 24일에 확인함. 
  8. 이은석, 조원국, 문윤완, 정용현, 설우석 (2012년 11월). “한국형발사체용 액체로켓엔진 개발 현황”. 《한국추진공학회 추계학술대회논문집》: 240-246. 

더 보기편집