전 NE 과학자 협의회장 이 충시 박사




   Vol-No : 08-08   Author : 이 충시
한국형 우주선의 달탐사는 언제쯤 가능한가 (The Possibility Survey of Moon Exploration by Korean Space Launch Vehicle/KSLV!)

newspaper update 2/19/2016



서두
근래에 주변국의 우주개발 산업의 치열한 경쟁속에서 한국민의 위상과 찬란한 문화, 전통국으로써의 용기와 자존심을 굳건히 갖기위해 독자 여러분께 이글을 올립니다 .
불행인지 아니면 자극의 보약이 되었을지는 모르나, 전쟁을 치룬 잿더미속에서 빈손으로 다시 일어났으나, 한국민에게는 어느민족에도 뒤지지 않았던 로켓기술의 뿌리가 있으며, 금년말에서 내년 사이에 한국형 우주발사체가 성공하면 세게우주국 대열에서 중상위(中上位)에 속하게 될 것이며, 2025년에는 달나라의 개수나무에 땀흘린 수건을 걸어보는 꿈이 있음을 이야기 나누고자 합니다.

2008년 4월 8일에는 우리나라 최초로 이소연 우주인이 카자흐스탄 바이코누르(ZAKA Hvar Afghanistan Baikonur)우주 발사 기지에서 소유즈 TMA12를 타고 우주 정거장에서 11일간 우주인의 임무를 성실히 수행하였다. 우리나라가 세계 38번째 우주인 배출국임과 세계 7번째 여성 우주인 배출국이 된 것을 의미하는 것임과 동시에 우리나라 유인 우주 기술 시대의 시작을 알리는 일대 사건이었다.

다음은 영국 및 미국의 유명 로켓 보고서에 소개된 서양에 앞섰던 때로 몽고의 징기스칸에 의해 유럽에 전파됐던 시대로, 우리기술의 뿌리인 , 신기전의 소개입니다
‘Reports of the Battle of Sejo(세조/世祖) in the year 1241 describe the use of rocket-like weapons by the Mongols against the Magyars.[6] Rocket technology also spread to Korea, with the 15th century wheeled hwacha(화차/火車) that would launch singijeon(신기전/神機箭) rockets. These first Korean rockets had an amazingly long range at the time, and were designed and built by Byun Eee-Joong. They were just like arrows but had small explosives attached to the back, and were fired in swarms.’


1. 주변국의 우주산업 현황 비교(Neighbor Countries Aerospace Industry Comparison)


우주산업은 ‘국력의 측정기/Barometer’로 통한다. 이번에 우주발사체 사업이 상당기간 지체되거나 좌절될 경우 한국은 A그룹이나 B그룹으로 도약할 기회를 미뤄야 할지도 모른다고 한다. 전세계 우주산업 시장은 972억달러 규모이며 연간 10%의 고도성장을 하고 있다고 본다. 이런 미래 핵심 산업에서 한국이 뒤처지는 결과를 낳을 수도 있다.

우리나라의 우주기술은 순위는 세계 13∼15위로 브라질, 노르웨이, 덴마크, 오스트리아, 벨기에, 핀란드, 네덜란드와 함께 C그룹에 속한다고 관찰되었다. A그룹은 자체 로켓 발사능력 및 위성개발능력 보유 국가로는 미국, 러시아, 영국, 프랑스, 중국, 일본, 인도, 이스라엘이고 우크라이나는 로켓 발사 능력은 있으나 위성 개발 능력은 불확실한 국가다. B그룹은 위성 개발 능력 보유한 국가 구룹으로 캐나다, 독일, 이탈리아다. C그룹은 부분적 로켓 및 위성 개발 능력 보유국이며, D그룹은 오스트레일리아, 인도네시아 등 최근 연구개발을 시작한 나라구룹에 속한다 하겠다


1-1.한국의 중장기 우주개발 계획(Korean Long Term Space Development Plan)


2007년 노무현 대통령 정부 때 ‘제1차 우주개발진흥기본계획’과 ‘우주개발사업 세부실천로드맵(Roadmap)이 발표됐다. 이때의 목표는 우리 기술로 우리 땅에서 로켓(발사체)을 쏘아 올리자는 것이 주 목표였다. 그래서 세부 계획도 이에 맞춰져 있는데 조건은 상단의 국내에서의 기술확보, 산화제 탱크의 국내외 기술확보, 연료의 고체냐 액체냐에 따른 기술확보이였으며 상단은 국내기술로 그리고 발사체는 러시아에 의존하여 추진했다

이 계획에 따라 추진되어 결국 발사된 것이 바로 ‘나로호(Naro :KSLB)이다. 러시아와 공동개발하는 과정에서 여러가지 사건 사고들이 생겨서 계획에 차질을 빚기도 했다.
2009년 1차 실패, 2010년 2차 실패를 거쳐서 결국 2013년에 성공했다. 물론 3차 시도에서도 발사 전에 여러가지 문제들이 발견되어 몇 번 날짜를 바꾸기도 하는 등의 모습을 보이기도 했다.
2011년 이명박 대통령 정부 때 ‘제2차 우주개발진흥 기본계획’이 수립됐다. 여기서 ‘달 착륙선’ 장기계획이 Fiog.1.에서와 같이 나오기 시작했다.



이 계획에서 2021년까지 ‘한국형 발사체(로켓)’를 개발해서 쏘아 올리고, 2025년에는 달 착륙선을 보내겠다고 밝히고 있다. 물론 많은 사람들이 이런 계획이 있었는지도 모르는 상태에서 임기는 끝났다

1-2.우주개발 중장기 계획 수정안 (The New Long Term Space Development Plan)


박근혜 대통령 정부의 대선 공약 중 하나가 우주개발이었다 한다. 그래서 2013년 11월에 정부는 ‘우주개발 중장기 계획’을 발표했다. 부제가 ‘제2차 우주개발진흥 기본계획 수정’이라고 돼 있는 만큼, 지난 정부의 계획이었던 ‘제2차 우주개발진흥 기본계획’을 좀 수정한 정도의 내용이다.
그런데 여기서 ‘달 탐사’ 계획을 5년 앞당겼다고 한다. . 그동안 모르는 사이에 뭔가 큰 기술적 도약이 있었던 것인가 의문이지만 어쨌든 계획은 당겨졌다. 그래서 달 탐사는 2020년에 하는 걸로 수정되었다 한다.

그런데 중요한 것은, 달 착륙선 계획이 5년 앞당겨지면서, 자연스럽게 ‘발사체(로켓)’ 계획도 당겨졌다는 것. 그래서 지난 정부 때 2021년에 쏘아 올리기로 계획됐던 ‘한국형 발사체’가, 이젠 2017년에 쏘아 올리는 것으로 계획이 변경됐으며 계획되로 발사가 성공리에 이루어 질 경우 북한을 능가하고 분류국도 달라지며 부속적인 기술축척은 예측한 대로 일것임이 기대된다

그러나 ‘한국형 발사체’는 국내주도로 개발 하지만 다른 나라와 함께라고 하며 시험발사를 2017년이라고 함은 예산 등을 고려 할때 좀 서두르는 감이 있다고들 우려도 한다.
상황을 종합해보면, 2017년에 쏘아올릴 ‘한국형 발사체’의 예산은 충분한 상태인데, 이번에 갑자기 요청한 400억 예산은Fig.2.와 같이2020년 달 탐사선을 위한 예산이라는 이야기도 있다 한다


1-3.이웃나라의 로켓기술의 현항(Neighbor Country Rocket Technology Survey)


중국은 이미 창정(長征) 로켓으로 유인우주선을 쏘아 올렸으며 사거리 1만1200km의 대륙간탄도미사일 둥펑(東風)-314를 2007년부터 실전 배치할 계획이라고 한다.
일본은 1994년 방송통신위성을 실은 H-2 로켓을 3만6000km 정지궤도 상공에 올렸고, 2005년에 H-27호기 로켓을 개발했다. 현재는 액화천연가스 추진 엔진을 장착한 차세대 로켓을 연구하고 있다.

대만은 사거리가 1000km까지 연장되는 순항 유도탄을 보유하고 있다.
북한은 1998년 대포동 1호 미사일, 2006년 7월 대포동 2호 미사일 발사 시험을 했다. 북한은 아시아-태평양을 사정권으로 두는 미사일 기술을 보유한 것으로 추정된다. 특히 미정보 당국은 북한의 개량된 KN-8dl 충분한 시험을 거치지는 않았지만 미국에 직접적인 영향을 줄 수 있음을 지난 9일 정보국의James R. Clapper(Military Officer)에 의해 보도됐다

반면 한국은 특히 동북아시아에서 우주산업의 후발주자에 속한다. 한국은 미사일기술통제체제에 의해 500kg 이상의 탄두를 300km 이상 운반할 수 있는 미사일 등 발사체 개발을 하지 못하였으나 . 현제 “탄두 중량 500kg을 넘는 사거리 300km 이상 크루즈 미사일을 개발했고 보고서에 따르면 한국이 지금까지 개발한 로켓은 1993년 10월 KSR-Ⅰ(고도 75km까지 대기층 탐사, 1단형 고체추진제), KSR-Ⅱ(고도 150km까지 대기층 탐사, 2단형 고체추진제), KSR-Ⅲ(고도 42.7km, 액체추진제 로켓 개발을 위한 기반기술 확보용 로켓) 3개로 동북아 주변국의 수준에 크게 못미치나 미국과의 최근 협상에서 사거리 800km – 1,000km을 주장했으나 Fig.3.에서와 같이 800km까지의 타결을 보았고 여기에 근접한 유도탄 개발이 진행되고 있는 것으로 알려지고 있다 한다.
단 제주도에서는 전국에 미치지 못하고 1000km이 되야 하고 이경우 북한, 일본 그리고 중국의 수도정도가 사정권에 올 수 있다. 문제는 주변국에 한국은 다 노출되나 주변국에는 미치지 못하다는 것이 문제이다.


1-4 한국형 우주발사체의 개발단계(Korean Space Shuttle Development Step)


2016-2017년은 우리나라 우주개발 역사에서 중요한 의미를 갖는 독자 발사체의 심장이 완성되는 해로 기록될 전망이다.
1일 한국항공우주연구원에 따르면 한국형발사체의 ‘모든 것’이라 할 수 있는 ‘75톤 엔진’이 실제 제작돼 올해 모습을 드러낸다. 항우연은 이 엔진이 얼마나 고르게 연소하면서 추력을 발생시키는 지 확인하면서 안정화하기 위해 필수적인 연소시험을 진행하는 한편 발사체 시험설비 10개도 모두 구축한다고 한다
10개 발사체 시험설비 중 지난해 12월 완공된 엔진 연소시험설비 3개를 포함해 현재까지 총 9개의 시험설비가 구축된 상황이다. 여기에 올해 추진기관 시스템 시험설비를 추가로 구축하면 우리만의 독자적인 발사체 개발 시스템을 완전히 갖추게 된다고 본다.

발사체 개발 시스템이 완성되면 우리의 손으로 만든 시험설비에서 우리 발사체를 제작•시험•평가하는 기반을 완성하게 된다. 또 액체엔진과 각각의 구성품에 대한 시험뿐 아니라 발사체 서브 시스템 시험과 발사체 체계모델의 조립•시험도 진행할 수 있게 된다.
지난해 12월 완공한 엔진 연소시험설비 3개는 7톤과 75톤급 엔진을 각각 총조립한 후 엔진 연소시험을 하는 설비로, 7톤 엔진은 220회, 75톤 엔진은 160회의 시험을 거쳐 엔진의 성능과 신뢰성, 안정성 등을 확보하게 된다.

이미 7톤급 액체엔진은 지난해 12월 100초 연속 연소시험을 성공적으로 마쳤고, 500초까지 점진적으로 늘려 시험을 지속할 계획이라고 한다.
특히 올해 한국형발사체의 완결체인 75톤급 액체엔진이 최종 개발돼 본격적인 연소시험을 시작한다. 항우연은 75톤 엔진의 주요 구성품인 연소기, 터보펌프, 가스발생기 등을 총조립한 후 상반기부터 연소시험에 착수할 예정이다. 연소시험의 최대 관건은 연료 분사 후 1∼2초 사이에 나타나는 연소 불안정 현상을 어떻게 해결하느냐에 달려 있다. 75톤 엔진의 연소시험은 1단은 120초, 2단은 140초 달성을 목표로 진행한다. 오는 2019년과 2020년에 각각 발사되는 한국형발사체에는 75톤급 액체엔진이 1단에 4기, 2단에 1기 등 모두 5기 장착된다고 한다

올해 위성개발 프로젝트에도 속도를 낸다. 1월 중에는 2019년 상반기 발사 예정인 다목적실용위성 6호의 발사용역업체를 선정한 후 연말까지 위성시스템 상세설계를 수행한다. 천리안위성의 후속 위성인 정지궤도복합위성 2A호, 2B호에 대한 조립도 본격적으로 진행한다고 한다
이와 함께 민간기업과 공동으로 진행하는 차세대 중형위성 1호에 대한 지상검증모델 구성품 조립과 시험을 올해 말까지 진행한다. 차세대 중형위성은 2025년까지 총 3단계에 걸쳐 12기의 위성 개발을 목표로 진행된다고 한다

1-5한국 우주 로켓, 미사일체제 준수(Korean Rocket Development Limit Line)


“한국과 러시아는 우주기술협력협정을 발효하는 등 양국간 신뢰를 바탕으로 기술 협력에 필요한 체제를 구축해왔다”면서 사업의 성공을 전망했다. 그러나 한국우주발사체 사업은 전세계 로켓산업을 주도하는 관계국의 반대와 핵심 기술의 미(未) 이전, 내년 발사 무산 등으로 기로에 서 있는 것이 사실이다. 사업을 성사시키겠다는 강한 의지, 러시아•미국을 상대로 한 노련한 외교력 및 국내 기관 간의 긴밀한 협조가 필요할 때다. 전문가들은 “궁극적으로는 외국에 의존하지 않는 독자적인 로켓 기술을 확보해야 한다. 자체 기술이 있으면 외국의 간섭에 시달리지 않아도 되고, 미사일기술통제체제에 구속되지도 않는다. 우주산업에 대대적인 투자가 이뤄져야 한다”고 기술했다.

*다음달 연제는 흥미로운 NO. 2. 우주선 및 로켓의 발전상이며 그 다음은 ‘아리랑’의 국내외 탐방(探訪)을 연재 할 예정입니다

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