한국형발사체 발사대시스템의 지상기계설비는 수평상태로 총 조립된 발사체를 조립동에서 발사패드로 이송하여 기립 후 안착시키고, 발사체로의 추진제 공급을 위한 공급 및 분리장치를 제공하며 발사체 이륙까지의 기구학적인 동작과 기계적인 운용을 담당하는 설비이다. 본 논문에서는 한국형발사체의 요구조건을 충족시키기 위하여 개발 중인 지상기계설비들의 구성과 기능, 형상 설계 결과를 소개하고, 발사운용절차에 따른 각 장치들의 운용개념을 소개한다.
한국형발사체 발사대시스템의 지상기계설비는 수평상태로 총 조립된 발사체를 조립동에서 발사패드로 이송하여 기립 후 안착시키고, 발사체로의 추진제 공급을 위한 공급 및 분리장치를 제공하며 발사체 이륙까지의 기구학적인 동작과 기계적인 운용을 담당하는 설비이다. 본 논문에서는 한국형발사체의 요구조건을 충족시키기 위하여 개발 중인 지상기계설비들의 구성과 기능, 형상 설계 결과를 소개하고, 발사운용절차에 따른 각 장치들의 운용개념을 소개한다.
대한민국의 새로운 우주발사체인 KSLV-II에는 적합한, 자신만의 발사운용을 위해서 새로운 발사대 시스템 개발이 요구된다. 새로운 발사대시스템은 운용 효율성의 극대화와 경제성 측면에서 나로우주센터의 기존 KSLV-I 발사대 인근에 구축될 예정이다. 발사대시스템은 통상 기계설비, 전기설비, 그리고 추진제설비의 세 가지 지상설비들로 구성되는데, 이 중 추진제공급설비는 발사체 운용에 필요한 추진제 및 각종 가스류를 보관하고 조건에 맞게 공급하는 시스템들의 집합체로 정의된다. 본 논문에서는 한국형발사체 발사대시스템의 추진제공급설비에 대한 구성 및 기능과, 발사 시 발생하는 고온 고속의 연소 후류를 안전하게 배출하기 위한 화염유도로 형상에 대한 설계 결과를 소개하고자 한다.
한국형발사체 발사대시스템은 지상기계설비, 추진제공급설비, 발사관제설비 그리고 기반시설로 구성된다. 추진제공급설비의 구성품인 고압가스 공급시스템은 우주발사체 발사 운용에 필요한 고압가스를 저장하고 각 사용처에 공급하는 역할을 수행한다. 고압가스 공급시스템은 고압가스 저장부, 조정패널, 제어서브시스템 등으로 구성되며, 조정패널 중 자동패널은 제어기와 연동되어 원격으로 구동이 가능하도록 구축된다. 본 논문에서는 한국형발사체와 발사대시스템 지상설비의 특성을 고려하여 설계된 고압 가스 공급시스템에 대해 소개하고자 한다.
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.
KSLV-I 발사체의 성공적인 발사를 위해서 필요한 발사장(GC, Ground Complex)은 조립장(AC, Assembly Complex)과 발사대(LC, Launch Complex)로 구분되며, 현재 고흥 외나로도 우주센터에 위치하고 있다. 그중 조립장은 KSLV-I 발사체 1단과 상단부의 입고, 총조립, 각종 성능시험, 발사 전 시험 및 준비 점검 등이 이루어지며, 이러한 기술적인 운영을 효율적으로 수행하기 위해 필요한 장비들이 조립장 종합조립동에 설치되어 있다. 이들 운용 장비들은 발사체의 여러 기계장치 그리고 전기, 전자장치와 다각적이고 다양한 형태의 인터페이스를 가지게 되며 발사체의 발사 전 준비점검과정에 있어 최적의 조건과 성능보장을 제공하여야 한다. 본 논문에서는 이러한 운용장비 중에서 발사체의 이동, 조립 및 분해 작업과 시험등을 지원하기 위한 기계지원장비에 대한 개발 요구조건 및 제작 성능시험을 소개하고 있다.
The KSLV-I satellite launch vehicle will be launched in a space center currently under construction. The Space Center which is an advance post base of space development of Korea is located on Oenaro island in Kohung, South Cholla Province. A Ground Complex of the Space Center consists of an AC(Assembly Complex), a LC(Launch Complex), and a MCC(Mission Control Center). Assembly and test facilities are located in the AC in which stage assembly, integrated assembly, check-up, certification test, and pre-launch test are made effectively. A launch pad, fuel supply facilities, a launch control center and associated supporting facilities are located in the LC, and the MCC has control over the space center. These ground complex facilities have diverse forms of an interface with mechanical device, electric device, and etc. These should also provide optimum condition and performance during launch operation processes of the launch vehicle. This paper introduces the result of R&D for the AC of the ground complex performed during system design period.
우주발사체 발사운용은 발사체와 발사대시스템인 발사관제설비, 추진제공급설비 및 지상기계설비간의 유기적 작동을 통해 진행된다. 이때 발사대시스템 계기 구동을 위한 주요전원은 발사관제설비 구성요소인 지상장비전원공급계를 통해 공급된다. 따라서 지상장비전원공급계는 발사운용에 필요한 소요 전력을 안정적으로 공급할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 한국형발사체 발사대시스템 구동을 위한 지상장비전원공급계 개발 현황을 소개한다.
한국항공우주연구원에서는 정지궤도위성의 조립 및 시험을 프랑스 아스트리움(Astrium)사와 공동 수행하고 있다. 시험의 일환으로 태양전지판의 상태와 버스에 접속하여 전개 및 그 접속검증 시험을 수행하였다. 저궤도 위성의 경우 기계적 힌지구조로 전체 전개가 이루어지고 전기적 접속 또한 태양 전지판이 생산하는 전력, 태양센서의 신호 등이 전달되는 단순한 구조이나, 정지 궤도 태양전지판의 경우 기계적인 힌지와 전기적인 모터를 통하여 전체 전개가 이루어짐으로서 구동에 필요한 신호 등의 전기적접속이 다양하다. 이에 이를 구동하는 전기적 접속 및 파이로 신호전달 접속을 검증하기 위한 시험형상을 설계하고, 이 시험을 위한 지상지원장비의 구성 및 검증 결과의 특성을 분석하였다.
최근 인공위성의 대형화 및 중량화 추세는 종종 기존 설비 내에서의 위성체 조립 및 시험업무의 작업성과 능률성을 심각하게 저해하는 요소로 작용한다. 이에 상기 업무의 원활한 수행을 위해서는 최적화된 설계의 기계지상지원장비(Mechanical Ground Support Equipment, MGSE)의 개발 및 활용이 요구되어지며, 이는 전체 위성개발기간 동안 요구되는 모든 시험 구성, 외부 설비 및 장비와의 인터페이스, 작업자의 동선 및 접근성 등을 종합적으로 고려해야 하는 작업이다. 특히 고해상도 영상안테나와 같이 높은 수준의 정렬 조건이 부과되는 탑재체의 경우 이의 장착, 정렬 및 지상전개시험 등을 위해서는 탑재체 및 위성체의 특성을 고려한 전용 장비의 개발도 필수적이다. 본 논문에서는 한국항공우주연구원이 최근 개발한 중대형급 지상관측 영상레이더 위성 개발 과제에 활용된 기계지상지원장비의 설계, 제작 및 운용 방법을 종합적으로 기술하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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