본 연구를 통하여 개발하는 무인우주왕복선은 한국형발사체(KSLV-II)의 유상하중으로 탑재되어 지구 저궤도에서 주어진 임무를 완료하고 호주 사막에 착륙하는 임무형상을 가진다. 주어진 임무로 궤도 상에서 발생하는 원심력에 의한 미세중력을 이용하여 식물의 성장 등의 생물학 연구, 부력의 제거를 통한 신소재 개발 연구 등 미세 중력 실험과, Thermocouple, Pyrometer 등의 센서를 사용하여 재진입시 발생하는 공력가열과 그로 인한 삭마량을 측정하여 TPS의 성능 평가 및 삭마 모델링에 사용할 파라미터를 도출하는 등의 실험을 실시한다. 또한 국제우주정거장(ISS)의 고도가 350km ~ 400km이므로 차후 국제우주정거장까지 화물 운반용으로도 활용 가능하다. 임무 고도인 고도 300km에서 비행하는 무인우주왕복선은 한국형발사체(KSLV-II)의 유상하중을 고려하여 중량 2,600kg 이하, 폭 2.25m 이하, 길이 3.5m 이하로 설계되어야 하며, 초기 속도 7000m/s로 재진입으로 돌입하고, 호주 사막지대 (위도 –25°, 경도 125°)에 착륙하여야 한다.

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기술입증기(Technical demonstrator) 개발 및 시험평가방안

기술 입증기는 해외 사례에서와 같이 실기체 시험, 모델 시험 등의 방법을 통해 시험 평가할 수 있다.

- 실기체 실험 : 기술입증기의 기체를 실제 우주 궤도 또는 준궤도로 발사해 통신 등의 기술 시험과 공력 특성 등을 파악한다.

실용화 방안

- TSTO 방식으로 무인 우주기를 궤도에 올리는 경우 한국형발사체에 탑재하는 방식을 사용해 무인 우주기의 실용화가 가능하다. KSLV-2의 경우 페이로드의 크기가 소형 무인 우주기가 들어갈 수 있을 정도로 충분히 크기 때문에 무인 우주기의 발사를 해외에 의존하지 않고 독자적으로 수행할 수 있다.

기대효과

1. 기술적 측면

한국형 재사용 무인우주비행체 개념 설계 기술은 재사용 무인우주비행체 이외에도 미래 우주 연구에 필요한 행성 탐사용 우주선, 스크램젯 우주비행기 등 다양한 비행체 설계/개발을 위한 기술 확보가 가능하다. 설계를 위해 활용될 극초음속 유동에서의 공력가열 해석과, 열방어 시스템 설계기술은 지구로의 재진입이 필요한 모든 우주 분야에서 공통적으로 활용이 가능한 기술이다. 이 기술들을 우주비행체 설계 기술에 적용하여 연구함으로써, 이후 개발될 다양한 우주비행체들에 대한 기초 연구가 될 수 있다.

2. 경제적, 산업적 측면

무인 우주비행체는 위성발사 및 회수, 우주화물운송, 우주과학연구 등의 다양한 임무에 활용이 가능한 비행체이므로 향후 우주분야에서 핵심적인 산업으로 성장할 가능성이 매우 높다. 따라서 재사용 무인우주비행체가 우주 선진국간의 우주산업화의 중심적인 역할을 할 것으로 예상되기 때문 에 한국형 무인 우주비행체의 독자적인 설계 기술을 확보한다면, 국외의 기관에 위탁하여 연구를 하면서 발생하는 경제적 비용을 최소화 할 수 있다. 발사체 기술, 우주비행 및 지구 재진입을 위한 우주비행체 공력 설계 기술, 우주비행체 유도/제어 기술, 지구 재진입 기술 등 재사용 무인우주비행체 설계에 필요한 핵심기술들을 타 산업에 활용 하여 우주기술의 응용분야를 확장할 수 있다. 우리나라의 우주 개발 기술은 발사체와 인공위성에 집중되어 있었기 때문에, 본 연구를 통해 우리나라의 우주 개발 범위가 재사용 무인 우주비행체로 확장되면 이를 통한 산업역량의 향상과 일자리 창출 등 새로운 미래성장동력이 될 수 있다.

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출처 : '한국형 재사용 무인우주비행체의 개발을 위한 설계 요소기술 및 설계기술 개발' 연구보고서

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올해 KARI 주관 연구과제로 '우주비행기 형상 및 기초기술 연구'가 선정되어 '우주비행기 공력 해석 및 형상 최적화 기술 개발','우주비행기 지구재돌입 열차폐시스템 내열재료 개발', '재진입 비행체 항법유도제어 시스템 최적화 설계 프레임 개발을 위한 기초기술 연구', '우주비행기 지구재돌입 열보호시스템 Plasma 풍동실험', '우주비행기 지구재돌입 최적궤적 및 열보호시스템 성능 해석연구'가 위탁연구과제로 선정되었습니다.