아리안-5 발사체를 이용한 통신해양기상위성 발사에 대하여 소개되었다. 먼저, 통신해양기상위성이 간단히 소개되고, 20%의 추력 향상을 위한 아리안-5G 발사체의 발칸-1 엔진으로부터 아리안-5ECA 발사체의 발칸-2 엔진으로의 개량에 대한 상세한 설명을 포함하여 아리안 5 발사체에 대하여 소개되었다. 그 다음 통신해양기상위성의 발사과정에 대하여 소개되었다. 아리안-5 발사체는 남미 프랑스령 기아나의 쿠루시에 있는 기아나스페이스센터에서 발사된다. 위성처리시설에서 최종점검을 마치면 같은 건물 내의 위험처리시설로 옮겨져 연료를 주입하고, 그곳에서 발사체 어댑터에 결합된 후 최종조립건물로 이동된다. 최종조립건물 내의 발사 테이블 위에서 조립되는 발사체 위에 같이 발사될 위성들이 결합된 후 발사 테이블이 발사체를 싣고 발사대로 이동하여 발사한다. 발사체가 비행하는 동안의 비행 과정에 대해서도 소개되었다.
비행축/자세제어용 단일추진제 추력기의 우주발사체 적용과 국내 설계개발 현황을 조사/분석하였다. 탑재체의 정확한 궤도투입을 위하여 정밀한 자세제어가 요구되는 발사체 최종 단은 대부분 비추력 성능이 우수하고 높은 신뢰도 확보가 가능한 단일추진제 하이드라진 추력기시스템을 장착한다.
한반도를 둘러싼 세 나라인 일본, 중국, 러시아는 경제력이나 국력 등에서 세계를 주도하는 나라들이다. 이들은 과학기술분야, 특히 우주분야에서 선두를 다투는 국가들이다. 그에 비해 우리는 새로운 발사체 개발이 중반에 들어섰고, 새로운 발사장 구축도 한창인 수준이다. 본 논문에서는 러시아 기술을 근간으로 하고 있는 러시아와 중국의 발사장의 현황을 알아보고, 이를 통하여 한국형발사체 발사대구축 및 향후 기대되는 미래 발사체 구축에 참고로 삼고자 한다.
인공위성의 경량화 및 소형화로 인하여 대형발사체보다는 발사 비용이 저렴한 저비용 발사체에 대한 관심이 증가되고 있다. 저비용 발사체의 비용 절감 중 가장 대표적인 방식이 발사체의 재사용이다. 저비용 발사체를 개발하고 있는 대부분의 기업들 역시 발사체 재사용 방식을 채택하고 있다. 이러한 재사용 목적과 더불어 친환경 우주 발사체에 대한 요구가 증가되면서 저비용 발사체에 사용되는 연료의 선택 역시 매우 중요해졌다. 친환경적이면서 발사체의 재사용이 가능하게 하는 연료 중 에너지 밀도 등 다른 요인을 고려했을 때 가장 적합한 것이 메탄이며, 메탄에 수소를 첨가하여 에너지 밀도를 높게 만든 HCNG(hydrogen-enriched compressed natural gas) 역시 적합하다고 판단되었다. 본 연구는 한국형 발사체 개발 이후 국내 우주 개발 방향 설정의 참고자료로써 전 세계 저비용 발사체 동향 및 로켓 연료의 특성에 대해 고찰하였다.
(주)한화 대전사업장은 2003년부터 약 5년간의 개발기간을 통해 국내최초 우주발사체인 KSLV-I의 상단 킥모타를 개발 완료 하였으며 현재에는 한국형 우주발사체 개발 사업에 참여하여 1단 부스터인 액체 추진기관의 추진제를 공급하는 터보펌프의 초기 구동을 위한 파이로스타터를 개발중에 있다.
물로켓은 우주발사체와 동일한 기본원리를 가지는 가압식 액체추진제 로켓이다. 물로켓은 청소년용 과학교육 교보재 수준을 훨씬 넘어, 대학 수준의 액체 로켓 및 발사체 체계 공학 교육의 도구로 활용될 수 있다. 본 논문에서는 물로켓의 추진 및 비행 원리와 이론을 대학 학부의 로켓 공학 교육 수준에서 고찰하였다. 아울러 발사체와 발사대, 탑재체, 회수 및 고도 장치와 방법 등 체계 수준의 물로켓 설계와 운영에 대한 사항들을 정리하였다.
국내 최초로 개발 중인 소형위성발사체인 KSLV-I은 국내 우주발사체 연구개발의 기본 토대로서 개발의 성공여부가 국가우주개발중장기계획을 완수하는데 대단히 중요한 역할을 담당할 것이다. 현재 건설 중인 고흥 우주센터 발사장에는 발사체의 단별조립, 총 조립, 점검, 인증시험 및 발사 사전시험 등을 효율적으로 수행하기 위한 발사체 조립시설, 발사대, 추진제 공급시설, 발사통제시스템 및 부대시설 등의 지상장비를 개발하고 제작, 구축 후 운용할 예정이며 본 논문에서는 발사장 시스템 설계에 대해 제시하였다.
본 논문에서는 최근의 우주발사체 기술 발전에 대한 소개가 이루질 것이다. 민간 분야에서의 우주개발 사업들의 사업 모델 및 핵심 기술에 대하여 간단한 정리하고, 핵심 기술의 발전 사항들에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴볼 것이다. 특히 Rocketlab 사가 개발 중인 저가 고성능 경량 우주발사체 Electron 에 사용될 예정인 전기펌프 사이클 엔진에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보고, 이들이 로켓 과학자들에게 주는 시사점에 대하여 살펴볼 것이다.
발사체의 신뢰성과 추진제 또는 가스의 누설은 매우 밀접한 상관관계를 갖는다. 본 논문에서는 누설에 대한 정성적인 분석을 위한 누설량의 정의와 각 단위계의 변환 관계를 소개하였다. 또한 누설량에 영향을 미치는 인자를 분석하였다. 발사체 기밀시험에 사용하는 가스의 품질 요구조건과 발사체 또는 부품의 기밀을 확인하기 위한 여러 가지 시험 방법을 소개하였다. 아울러 발사체의 추진시스템에 대한 기밀시험에서 사용된 방법과 절차를 간략히 기술하였다.
최근의 우주개발기술 선진국들은 우주의 평화적 이용이라는 보편적 가치를 넘어서 자국의 이익을 극대화하기 위한 발판으로 우주의 전략적 활용에 더욱 더 집중하고 있으며, 조기경보 위성과 같이 지상에서 발사된 화염 정보를 이용하여 우주로 발사된 발사체의 실시간 감시와 궤적 추적 기능 등을 담당하는 위성들을 지속적으로 개발해 오고 있다. 본 연구에서는 이러한 조기경보 위성에서 발사체의 궤적을 실시간으로 추정할 수 있는 알고리즘을 진화연산이라는 인공지능 기법을 적용하여 제안하고, 이러한 비행 궤적 추정 알고리즘을 비행 궤적 추정 시스템의 시뮬레이터를 통하여 임의의 발사체 비행 궤적에 적용함으로써 제안된 방법의 성능과 특징을 입체적으로 확인하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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