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작성일 : 16-07-21 18:22
[잡담] 75톤 액체로켓 엔진의 의미~~
 글쓴이 : 모델링도리
조회 : 5,507  

이번 75톤 액체로켓엔진 최종 연소시간을 처음으로 성공시킴으로서 이제 우리나라도 발사체 개발에 탄력을 
받게 되었습니다.

그동안 불철주야 노력하신 연구원들께 경의를 표합니다.~

그 동안 우리나라의 로켓 발사체 개발을 위해 필수적인 액체로켓 엔진을 위해서 많은 길을 돌아서 
이제 그야말로 제대로된 액체로켓엔진이 개발이 되었고 차후 신뢰성을 확보하기 위해서 또한 
많은 가시밭길을 지나야 하지만 그래도 일단은 큰 산을 넘었음을 부인하기 어렵습니다.~

미국의 우주왕복선에 들어간 액체로켓 엔진이 600톤정도의 지금까지 전무후무한 추력을 냈던 로켓엔진도 있고 러시아처럼 300~400백톤의 로켓엔진도 러시아는 즐비하지만 이외에 중국,일본,인도는 주력 액체로켓 엔진이 70~100톤 정도의 로켓엔진이 주력으로 사용하고 있습니다.

이번 엔진은 그러한 나라들과 어깨를 나란할 수 있는 물건인 것입니다.~

그 동안 90년대 초반부터 고체로켓 엔진을 개발하기 시작했고 맨땅에서 해딩해서 어렵게 개발했고
2000년대 초반 액체로켓엔진을 개발해서 처음 쏘았고 그후 북한의 광명성 발사로 쇼크먹은 정치권에서
닥달해서 차근차근 기술을 쌓을 기회를 노처버리고 러시아와 협정을 맺고 또한 뒤통수를 쳐 맞고 남의 
로켓엔진 테스트 배드해 주면서 나로호 3번 발사에 마지막 성공~~ 최소 10년은 돌아 돌아 지금의
위치에 섰으니 얼마나 자랑스럽습니까~??

위정자들과 일부 언론들이 항우연 로켓개발을 물어 뜯었지만 우리 기술자들은 열악한 환경(인력도 태부족이고 그동안 러시아와 나로호 협정으로 관계좋을때는 로켓 엔진 시험을 허가하다가 지들 기술유출을 막아야 
한다고 중간에 뒤통수 쳤을때는 우크라이나로 부터 얻은 35톤 설계도로 시험 엔진을 만들고도 시험을 하지
못했다고 하니~)에서도 이렇게 가시적인 성과를 내놓아서 한편으론 기쁘지만 또한 조금만 일정이 늦어지거나 지루한 로켓엔진 안정화 과정에서 조금의 프로젝트 지연이 있으면 또 개때같이 물려고 몰려오는 것은 
아닌지 걱정이 됩니다.~

자세히는 모르지만 2000년대 초반 러시아랑 협정맺고 러시아가 순진하게 5000억에 액체로켓엔진 기술을 
다 이전해주는 것처럼 좋았던 시절 우크라이나에서 어찌 얻었는지는 모르지만 얻은 엔진 설계도로 처음
시제품을 만들었다고 하던데 이것 또한 대단한 일이라고 생각됩니다.~ 로켓엔진은 무게는 가벼우면서도
극한의 압력을 견뎌야 하는 물건이기 때문에 우크라이나로 설계도를 얻었다고 해도 이것을 구현해내는 것은
기반 기술도 없는 우리가 얼마나 어려운 일이였으며 그렇게 개발된 시제품을 러시아에서 실험시설 대여해서
하려고 했지만 러시아가 막아서 시간만 흘러 보낸것을 생각하면 정말 피눈물이 날 것입니다.~

정치권과 윗분들의 성과 주의로 인해서 15년은 돌아오지 않았나 생각해 봅니다.~
나로호 발사성공후 3년 이제 우리는 로켓엔진을 풀 연소 했습니다.~9부 능선은 넘었다고 봐야겠죠~
그동안 시험장도 없으면서 지원금도 자르면서 2022년 달에 가겠다고 드립쳤던 것을 생각해보면 
코메디가 따로 없죠~! 75톤 연소 시험장은 3년의 공사끝에 이제 완공된지 몇개월 되지 않았습니다.~
그런 상황에서 우크라이나 35톤 엔진을 설계도만 가지고 시제품을 만들었고 시험은 하지 못했지만 
이것을 기반으로 지금의 75톤 엔진의 시제품을 만들고 풀 연소 시험에 성공했으니 정말 대단하고 
개발 속도 또한 엄청난 것입니다.~
 
인도의 로켓개발을 보면 60년대 부터 미국과 러시아의 지원을 받았고 지금의 PSLV의 로켓도 프랑스의
액체로켓엔진을 기술 지원받아 35톤의 VIKAS엔진을 만들어 지금의 기술기반을 닦은 것을 보면 
우리가 얼마나 대단한지 느껴집니다.~~

나로호 개발에서 얻은것이 많다고 하지만 어깨 너머로 쳐다 보지도 못했고 서로 대화도 못하게 러시아 보안요원들이 막았다고 하니 실질적으로 로켓 엔진과 관련해선 아무것도 얻지 못했다고 봐도 무방합니다.

뭐 발사절차나 발사장 건설등 이러한 것들도 대단한 노하우 라고는 하지만 그런 것들 또한 러시아 기술자들만 모여서 대화하면서 자기들 일을 했지 우리 기술자들은 라인 밖에서 바라보기만 했다고 봅니다.~

그러한 열악한 지원과 환경 속에서 그나마 적은 인력으로 여기까지 온것도 기적이고 또한 그들의 노고에 

감사드립니다.~
앞으로도 실수가 있고 계획이 늦더라도 절대 그들을 비난하는 일은 없어야 겠습니다.~~

PS 우리 액체로켓엔진의 기술적인 부분을 설명해주실분 없으신가요~??
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출처 : 해외 네티즌 반응 - 가생이닷컴https://www.gasengi.com


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뚜까팬다 16-07-21 18:45
   
http://www.etoday.co.kr/news/section/newsview.php?idxno=1305717 이걸로 하시는게 어떨련지요
왜 소련 미사일 사진을 ..
문삼이 16-07-21 18:52
   
http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2013/03/29/2013032901237.html?Dep0=twitter&d=2013032901237

조광래 단장이라고 액체로켓개발의 선구자입니다.
과학로켓 개발때부터 있던 분이죠.
     
꾸암 16-07-21 23:51
   
조광래와같은분들의 자기희생에 진심 머리숙여짐
중거런 16-07-21 19:16
   
그인도도 파퀴도  그중국도 북한도  만든 개나소나 다만든건데 너무 국뽕에취하시는
북한은 손으로  용접해서도 잘도 날린건데
우리가 그동안 못만든게이상한거죠.
자랑스러운게아니라 지금까지뭐하고있었어 이반응이정상적인듯요?
우리정도로서야 저정돈 장난이어야 하는게아닌가요?
     
뚜까팬다 16-07-21 19:26
   
과거 따져봐야  무슨 의미 있나요 ?
제약 제한 금지 ? 지금 이 시기에 그런것 따질 필요도 없고 따진다고
현재 로켓 개발에 도움도 안되고요

그저 응원이나 할 수 밖에
     
현시창 16-07-21 19:43
   
그러니 개발속도가 미쳤죠. 원래도 할 수 있는 걸 안 하고 있었거든요.
     
가마구 16-07-22 06:20
   
왜 지금이라도 우리가 자체 액체 로켓기술을 가진 것에대해 자랑스러워 해도 되는지,
자.. 한번 봅시다.

전 세계 모든 액체 엔진의 아버지는 2차대전 때, 나치 독일의 V-2엔진에서 출발합니다.
독일이 패전하면서, 미국이 V-2로켓 개발진 100명을 미국으로 데려와 육군 소속으로 탄도 미사일 개발일을 시켰고, 또한 V-2 로켓 자체를 노획하기도 했습니다. 그래서 미국이 본격적인 액체 로켓엔진 기술을 가져오죠. 당시 미국으로 넘어가 일하던 폰 브라운은 나중에 NASA로 넘어갑니다. 한마디로 미국의 우주개발 역사의 시초는 독일 V-2 개발진들입니다.

구소련은 승전국으로 아예 V-2 생산 공장을 접수합니다. 거기서 V-2 로켓을 생산해서, 소련으로 공수해 소련의 로켓기술의 시초가 됩니다.

영국, 프랑스 모두 2차대전 승전국의 지위를 이용해 기술들을 습득하기는 마찬가지....

여기서 시작된 액체 로켓 엔진의 기술들은 후에 미국이 비밀 유지를 조건으로 일본으로 액체 로켓 기술을 전수합니다. 그래서 일본이 라이센스 생산을 하면서 액체 로켓기술을 손에 넣죠.

중국 역시 미국에서 칼텍을 졸업한 천재 과학자 첸쉐센이 미국에서 간첩혐의로 몰리면서 1955년 중국으로 귀국하며 시작됩니다. 그는 미국에 있을 때, 미국으로 온 폰브라운을 취조하고, 함께 모하비 사막에서 V-2를 날리는 등, 미국에서도 로켓 기술에서 입지전적 인물이었습죠.
1956년 부터 1960년까지 그의 주도하며 구소련으로 부터 로켓 기술을 도입하여 발전시킨 인물 덕에 중국의 로켓기술은 일취월장 하게 됩니다.

북한 역시 액체로켓 기술의 근원은 러시아가 그 시초가 되고, 1976년 북한의 기술자들이 중국으로 파견되어 600Km 급 둥펑 탄도 미사일을 공동 개발하게 됩니다.

그 후 1980년대에 수교국으로 있던 이집트와 탄도미사일 기술교류를 하다가, 그 후 이집트는 러시아와의 협약을 깨고, 북한이 스커드 미사일 2기를 1984년에 넘겨줍니다. 이게 북한이 로켓 기술을 얻는 결정적인 계기가 됩니다.

인도와 파키의 로켓 기술의 원천에 관해서는 모르겠습니다만, 전 세계적으로 맨땅에 액체로켓 기술을 개발한 나라는 일단 독일 하나는 확실합니다. 미국도 러시아, 중국, 일본도 아닙니다.

지금 우리 항우연에서 열악한 맨땅에서 개발하고 있는 우리 발사체는 성에 차지는 않더라도 충분히 자랑스러워 해도 됩니다.
          
모델링도리 16-07-22 09:36
   
가마구님이 잘 정리해주셨네요~지금은 상위 티어그룹인 미국, 러시아, EU와 새롭게 강자의
지위에 들어간 중국, 일본, 인도가 있습니다.~그중에 중국은 말그대로 췐쉐센박사로 인해 50년대 중반부터 50년 이상을 로켓을 개발했고 이제서야 YF-100이란 120톤의 케로신 액체산소의 신형 액체로켓을 개발해서 사용하고 있고 그 전까진 YF-20이란 80톤 정도의 액체 로켓엔진을 사용했습니다.~케로신이 아닌 디메틸 히드라진(UDMH)인가 하는 추력이 달리고 독성이 강한 연료를 사용한 엔진으로 이것으로 창정2F로켓등 여러로켓의 베이스 1단 엔진이 되었죠~

창정2F가 텐궁모듈을 우주에 올릴정도로 강력한 로켓인데 80톤 엔진을 1단에 4개 측면에
액체로켓엔진을 부스터로 측면에 4개정도를 붙여서 지금까지 러시아 미국 EU의 여타 발사체에 그들이 대응하는 발사체로 신뢰도 면에서도 인정받고 있습니다.~

ㅇ일본의 경우 미국의 기술이전으로 액체산소 로켓엔진이라는데 경제성이 없고 사용연료의 취급이 까다로워 불리한 편이죠~그래서 그들도 신형 액체로켓 엔진을 개발하는 것으로
알고 있습니다.~

일본 또한 80년대 부터 미국이라는 교수의 지도아래 물심양면의 지원을 받고도 2000년대중반에서야 H2A-H2B로켓으로 자국의 위성을 필요할때 쏟아 올리고 있습니다.~
이 발사체 또한 세계적인 수준의 발사체이고 1단인 LE-7A 액체로켓엔진도 110톤 정도이고 이것을 2개 묶어서 사용하고 있습니다.~부스터는 고체연료 로켓을 부스터로 사용하고요~

이제 우리는 75톤 로켓을 완전한 안정화를 이루어 사용가능 하게 되면 1단에 4개를 붙여서 300톤을 만들고 측면에 추력이 더 필요하면 4개씩 2개의 부스터를 구성한다고 하니 그럼 총 추력이 900톤이며 이것은 세계적인 발사체의 반열에 들어가는 일인 것입니다.~

이제 남은것은 안정화와 클러스터링인데 ~안정화는 계속된 실험으로 불안정한 곳을 설계변경으로 잡아 나갈테고 클러스터링은 기술적 어려움이 많을텐데 어떤 식으로 실험 할지
모르겠지만 아마도 2018년 마지막에 실험 2단 실험 발사체를 만들어 쏴 올릴 계획이므로 많은 준비를 하고 있을 것으로 봅니다.
               
담덕대왕 16-07-22 10:53
   
클러스터링 시험시설이 올 가을에 완공됩니다. 내년 부터 엔진 안정화가 어느 정도 달성되면 클러스터링 실험도 병행하겠지요. 엔진 연소시험도 200회가 넘게 하겠지만... 클러스터링 시험하면 4개를 1번에 시험하는 것이기에... 일정이 반대파가 얘기하는 것 정도의 빡빡함은 아니라고 봅니다!!
                    
중거런 16-07-22 15:16
   
음 잘이해가안되네요.
러샤나 미국은 제껴두더라도 쪽본이나 중국 인도와 우리게 비슷하단말인가요?
아님 비슷하게나마만들수있게나마 따라왔다는건지
우리게우수하다는건지
                         
담덕대왕 16-07-22 19:22
   
미국과 러시아는 아직 넘사벽 수준의 차이가 나고요. 중국과 일본하고도 차이가 있지만... 중국과 일본은 이제는 넘사벽까지는 아니라는 얘기입니다. 중국/일본 모두 추력으로는 110~120톤 추력엔진이 주력이니깐요.
현시창 16-07-21 19:39
   
1> 분류상 가스발생기 사이클, 혹은 개방형 사이클 엔진입니다.
해당엔진에 대한 기술적 장단 설명은 위키 참조하시고...

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%80%EC%8A%A4%EB%B0%9C%EC%83%9D%EA%B8%B0_%EC%82%AC%EC%9D%B4%ED%81%B4

2> 해당방식 로켓엔진으론 멀린엔진이 유명한데, 다만 이 멀린 엔진과 75톤급 우레엔진이 다른 점은 사용연료가 다르다는 겁니다. RP-1(TS-1)의 경우 전략수출제한품목으로 우리나라에선 생산되지 않습니다. 생산할 순 있겠으나 사용처가 로켓뿐인지라 경제성 문제로 난망한 관계로 우레 엔진은 일반적인 Jet A-1을 연료로 씁니다.

때문에 멀린엔진보단 비추력과 추력값에 있어서 불리한 조건임은 분명합니다. 누가 뭐라하더라도 상업용 제트유보단 RP-1쪽이 더 우수한건 사실이니까요. 실제로도 연료의 차이는 기술적 차이와는 별개로 우레엔진의 추력대 중량비를 붙잡는 요인인 것도 사실입니다.

3> 75톤 우레엔진은 멀린1D에 비해 추력은 거의 동급, 비추력값은 약 10%가량 뒤집니다. 추중비 역시 대략 80대 중반수준으로 155수준으로 다른 여타의 엔진과 비교해도 압도적 세계최고인 멀린보단 많이 뒤쳐집니다. 그럼에도 이래저래 살펴보면 그래도 세계평균을 그럭저럭 따라잡는 엔진이긴 합니다. 평균적으로 보면 성능이 아주 뒤떨어진 엔진은 아니라는 것입니다.

이후에도 추력을 85톤, 95톤으로 확장하면서 엔진자체의 추력대 중량비를 끌어올리는 방식으로 추력을 올릴 예정입니다. 물론 스페이스 X의 경우엔 메테인 계열 엔진으로 추력 250톤급으로 단번에 뛰어오를 예정이지만, 이건 어디까지나 세계최고의 기술수준을 가진 나라와 회사의 결합이니 그렇다쳐도 나머지 국가와 비교한다면 전반적으로 2030년까진 평균을 따라갈 수 있을 물건입니다.

그렇지만, 이 엔진으로 뽕을 뽑아가며 좀 더 발전된 형태의 신형 모터를 개발해야한다는 건 분명합니다.(한계도 명확하기 때문입니다. 애시당초다 기술적 허들이 낮고, 신뢰성이 높은 방식으로 엔진을 개발한 것이니 포텐셜도 명확하거든요.)
     
싱싱탱탱촉… 16-07-22 09:08
   
항상 잘 보고 있어요.
감사드립니다.
     
모델링도리 16-07-22 09:49
   
너무도 유익한 글 잘 읽었습니다.~~
한가지 궁금한 것은 그동안 중국, 인도, 일본등 우주발사체 신흥 강자들이 40년 50년 개발해온
발사체 1단 로켓엔진이 110톤 120톤 정도의 것을 개발했고 그것을 기반으로 지금의 우주발사체를
우주로 쏟아 올리고 있는데요 ~~ 우리는 2000년대 초반  과학로켓 3호에 가스압력으로 구동하는
13톤짜리 액체로켓엔진을 만들어 본게 다인데 아무리 우크라이나로 30톤 액체로켓엔진의 설계도를  입수해서 시제품을 만들고 제대로된 실험도 못하고 나로호 간신히 성공후 개발자들도 몇백명(정확히는 몰라도 ) 여러 인터뷰에서 항우연은 인력이 너무 없다고 그것도 나로호에 기술진들이 매진한 것으로 알고 있는데 나로호 끝나고 3년 만에 엔진 시험장시설 9곳을 짓고 동시에 75톤 엔진의 풀연소의 (145초) 쾌거를 이루었는지 이건 불가능이라고 생각하는데 어떻게 보시나요??
          
현시창 16-07-22 12:48
   
기반기술이 있으니까 가능한 일입니다.
개방형 사이클 엔진의 핵심인 터보펌프와 연료배관의 경우 애시당초 제조사인 삼성테크윈, 지금은 한화테크윈이 잘하는 분야였습니다. 군용 터보팬 엔진을 라이센스 생산하면서 연소실 생산은 물론 연료공급 배관, 연료펌프 모두 로켓엔진 개발에 전용할 수 있는 기술입니다.

해성 대함미사일의 터보제트를 개발하고 생산한 경험이 있고, 국내의 거의 모든 터보팬, 터보제트, 개스터빈 엔진을 라이센스 생산하던 업체인지라 그 분야 제조경험 자체는 세계적으로 봐도 뒤떨어지지 않는 수준이니까요. 2018년까지 추진되는 1만 파운드급 터보팬 엔진 주관개발사로서 기반기술도 떨어지는 회사가 아닙니다.

여기에 KAI와 넥스원등의 협력까지 얻을 수 있었으므로 추진이 아주 재빠른 상황이라고 봅니다. 보다시피 환경모사설비 설계, 제작에 노하우가 있는 회사들이고, 이미 로켓개발에 한 발씩 담궈 본 회사들입니다. 이렇듯 민수제조사의 기술적 경쟁력이 뒷바침되었기 때문에 이론, 기획상으로만 존재하던 기획안을 빠르게 밀어붙일 수 있었던 거라고 생각합니다.

항우연이나 KARI의 연구인력들이 테스트설비 설계, 제작까지 할 수는 없는 노릇이고. 터보펌프나 배관계통 상세설계나 제작까지 할 수는 없는 노릇이니까요.
모델링도리 16-07-21 20:23
   
역시~현시창님의 자세한 설명 감사합니다~연료 차이도 상당하네요~그럼  스페이스x 랩터 엔진이 250톤  인가보네요
인도의 로켓옌짓과 중국엔진에 대한 설명을 듣고싶습니다
뽐뿌맨 16-07-22 10:37
   
밀리게시판에 상업용이야기 써서 죄송합니다... 흠...이런 사안이 밀리에 올라온 것도 신기하네요..

우리가 케로신을 쓰게 된 여러 이유중의 하나는 상용로켓이 되었을 때의 경제성도 한몫합니다.
적어도 수소계열의 로켓보다는  더 많은 위성이나 자원을 탑재하고 발사할 수 있으니까요..

발사체 자체도 다른 모델보다 저렴한 편이라 쓰고 버리면 됩니다.. 
케로신 로켓의  선도는 미국이 했지만 최근에는 개발하기 귀찮아서 미국도 수입해서 쓰는 형편입니다.
     
현시창 16-07-22 12:28
   
가장 상업적으로 성공한 로켓인 펠콘9이 케로신 로켓입니다만...RP-1도 등유계열 연료로 멀린1D역시 케로신 엔진입니다. 따라서 아틀라스 ICBM의 개발로 선도 역시 미국이 했고, 지금도 미국이 선도하는 분야입니다. KARI의 KSLV2역시 미국의 팔콘9을 대놓고 따라하는 프로젝트입니다.
          
모델링도리 16-07-22 15:35
   
맞습니다.~스페이스X의 로드맵을 따라하고 있습죠~하지만 따라한다기 보다는 이러한 스페이스 X의 대추력 발사체 로드맵이 기본기(잘만든 액체로켓엔진)만 잘 갗추기만 한다면 누구나
선택할 수 밖에 없는 길이란 사실입니다.~
중요한것은 러시아 시네바 미사일이나 불라바 미사일처럼 SLBM의 군사적인 로켓의 기반이
될 수 있는 로켓엔진이 될 수도 있다는 사실이 아닐까요??
러시아가 지금까지 고체로켓의 기술이 떨어져서 불라바나 시네바처럼 10,000키로미터 다탄두 잠수함 발사 미사일을 액체로켓엔진 4개로 1단을 구성한다고 보지 않습니다.~
그러한 잠수함 발사 대륙간 탄도 미사일의 기초를 닦을  수 있다고 봅니다.~

핵탄두는 직접 만들지 않더라도 항상 만들수 있는 준비까지는 해야한다고 봅니다.~

일전에 서울대 원자핵 공학과 서균렬 교수님이 우리의 기술은 충분하고 정치권과 최고 권력자의 의지만 있으면 가능한 사항이다 그리고 그러한 최고 권력자가 일본처럼 마지막 단계 까지 우리는 준비해야 한다고 했습죠~!

이번에 북한은 5차 핵실험 준비를 마친 사항이고 조만간 터트리겠죠~이것을 지렛대로
미국에 우리가 마지막 단계까지 갈 수 있다는 의지를 보이고 협상으로 그러한 임전 테세를
준비해야 한다고 봅니다.
          
뽐뿌맨 16-07-22 16:34
   
전후가 조금 바뀐 듯 합니다.
일단 KARI가 후에 나온 스페이스X 의 성공을 예상하고 따라했다고는 생각하지 않습니다. 어차피 팔콘도  RP-1을 사용하는 로켓을 몇개나 붙였나에 따르 1~9호를 구분하니까요.
별다른 것은 아닙니다.  아직까지는 우리는 우리라고 생각합니다.

차후에 활용에 대한 벤치마킹으로는 삼을 수 있으나, 발사체의 목표라고는 생각되지 않습니다.

그리고, 연료가 전체 발사 과정중에 차지하는 비용이 1%가 안됩니다. 그러나 RP-1 은 어차피 말 그대로 Ultra하고 세밀하게 정제된 등유로서  수출제한품목입니다.  얻고자 해도 얻을 수 없는 것에 메달릴 필요는 없는 거죠.

우리쪽 박사들의 논문에서도  RP-1 성능은 인정하지만 수급이 원활하지 않고, 관련 정유시설의 설치도 경제성이 없으므로..  적당히 성능좋은 케로신으로 발사체를 개발하겠는 것이 좋겠다고 인정한 것이죠.

기술만 숙성되면  나중에 뭐.. 같은 탄화수소 계일인데 연료교체 하고 싶으면 하겠죠.