[논문]발사체 추진기관의 신뢰성 평가에 대한 연구

조상연; 김용욱; 이정호; 한영민; 오승협

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조상연 (추진기관그룹) , 김용욱 (추진기관그룹) , 이정호 (추진기관그룹) , 한영민 (엔진그룹) , 오승협 (추진기관그룹)

우주발사체 개발과 같은 대규모의 국가적 사업을 수행함에 있어서 성공적인 목표 달성을 위해서는 전체 시스템과 각 부속 시스템들의 신뢰성 확보가 반드시 필요하다고 말할 수 있다. 신뢰성 있는 추진기관의 개발이야말로 전체 시스템의 신뢰도를 좌우하며 성공적인 로켓 발사를 이루기 위한 필수 요소라고 말할 수 있다. 본 연구에서는 신뢰성 높은 추진기관의 개발에 요구되는 신뢰도 설계 기법을 고찰하였다.

Development of space launch system is a national project which requires massive cost and endows the pride of the nation. To acquire the successful launch, the reliability of main system and components should be needed. In addition, reliable propulsion system sways the reliability of main system and is the necessary article for the success of project. In this study, the method called "design for reliability" is introduced, which is required to develop the highly reliable propulsion system.

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문제 정의

이용한 액체로켓 엔진을 국내 최초로 채택하였다. 이 연구를 통해 액체 추진제 로켓 시스템의 국산화 가능성을 확인하고 인공위성 발사체를 위한 핵심 기술을 확보하려는 목표를 달성하였다.

가설 설정

이항산정을 수행하는데 있어서 중심 되는 가정은 현재까지 수행된 시험의 결과가 미래에 일어날 사건을 반영한다는 것이다. 즉, 미래에 만들어지고 발사될 추진기관이 현재까지의 수행 결과와 동일하게 작동할 것이라는 가정 하에서 신뢰도가 계산된다는 것이다.
사건을 반영한다는 것이다. 즉, 미래에 만들어지고 발사될 추진기관이 현재까지의 수행 결과와 동일하게 작동할 것이라는 가정 하에서 신뢰도가 계산된다는 것이다. 만약, 설계나 재질, 제작 공정, 저장과 이송, 발사 과정이나 비행 환경 등에 있어서 차이가 있다면 신뢰도에 영향을 미칠 수 있다.

제안 방법

2)를 구성하여 시험을 수행하였다[5]. PTA-I1 에서 전 기간 연소 시험을 마친 후, 발사체의 단 인증을 위한 시험인 SQT(stage qualification test)를 수행하였고 이어서 비행시험이 성공리에 이루어졌다.
따라서 앞서 언급한 바와 같이 단기 연소 시험 전체를 포함하였다. 특히 KSR-III의 엔진은 동형의 국내 제작 엔진 data가 없기 때문에 통계적 계산을 위해 엔진 개발 시 수행된 연소 시험과 PTA-II, SQT, 비행시험 전체를 포함하도록 하였다. 엔진 개발 연소 시험의 내용은 아래 표 1과 같다.
가능해졌다. 전기간 연소시험 이후 10초씩의 연소시험을 통해 탈설계점의 여러 점들을 확인하였다. 이후 연소 안정성 확인 시험 (stability rating test; SRT)을 수행하여 엔진의 안정성을 확증하였다.
전기간 연소시험 이후 10초씩의 연소시험을 통해 탈설계점의 여러 점들을 확인하였다. 이후 연소 안정성 확인 시험 (stability rating test; SRT)을 수행하여 엔진의 안정성을 확증하였다.
연소 시험 지속 시간에 따라 전체 데이터를 10초 이전시험, 30초, 40초 목표 연소 시험, 그리고 60초 연소시험의 네 그룹으로 나누어 계산하였으며 그 결과는 아래의 표와 같다.
이상과, 같이 발사체 추진기관에서의 신뢰도평가 기술을 살펴보았고 이를 실제 개발품인 KSR-III의 추진기관 연소시험 결과에 적용시켜보았다. 신뢰도 평가에 있어서 가장 중요한 것은 데이터베이스의 확보라고 판단되며 아직까지 국내의 개발 이력이 선진국에 비해 턱없이 부족하다는 점이 연구 수행의 난점이었으나 앞으로 소형위성발사체(KSLV) 시리즈의 개발을 통해 우리나라에도 신뢰성이 충분한 발사체를 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

대상 데이터

2002년 11월에 발사된 과학 로켓 3호(KSR-III)는 과학 관측을 위해 자체 개발한 로켓으로 추진제 가압방식을.이용한 액체로켓 엔진을 국내 최초로 채택하였다. 이 연구를 통해 액체 추진제 로켓 시스템의 국산화 가능성을 확인하고 인공위성 발사체를 위한 핵심 기술을 확보하려는 목표를 달성하였다.

후속연구

또한 비교적 정확한 신뢰도를 얻기 위해서는 더욱 많은 시험 데이터가 요구된다. 이러한 점은 앞으로 소형위성발사체의 개발과 아울러 우리가 보유하게 될 수많은 경험을 통해 확보할 수 있을 것으로 사료된다.
신뢰도 평가에 있어서 가장 중요한 것은 데이터베이스의 확보라고 판단되며 아직까지 국내의 개발 이력이 선진국에 비해 턱없이 부족하다는 점이 연구 수행의 난점이었으나 앞으로 소형위성발사체(KSLV) 시리즈의 개발을 통해 우리나라에도 신뢰성이 충분한 발사체를 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

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