[논문]TRANSCOST 7.1을 적용한 실용위성 발사체 비용추정

서윤경; 오범석

TRANSCOST 7.1을 적용한 실용위성 발사체 비용추정
KSLV-II Cost Estimate using TRANS COST 7.1 원문보기

서윤경 (기술경영팀) , 오범석 (기술경영팀)

우주발사체 개발사업은 기계, 제어, 전자 등 각종 분야의 기술이 종합적으로 연계되는 거대 시스템 개발 사업이다. 현재 항공우주연구원에서는 100kg급 소형위성 발사체(KSLV-I) 개발을 수행하고 있으며, 차후로 한국형 발사체 개발을 계획하고 있다. 이러한 시스템 개발 분야는 복잡해지고 거대화될수록 과학적이고 분석적인 개발비용 분석이 요구된다. 본 논문은 우주개발 중장기 기본계획에 따라 진행되었던 실용위성 발사체 개발에 대한 기획 사업의 내용을 토대로 TRANSCOST 7.1 방법을 이용하여 실용위성 발사체 개발비용을 추정 하였다.

Space launch vehicle development needs many kinds of technologies synthetically. Nowadays, KARI (Korea Aerospace Research Institute) has developed a space launch vehicle, KSLV-I (Korea Space Launch Vehicle-I), that is able to load with an 100kg payload. After that it plans to develop Korean Space Launch Vehicle. As space launch vehicle becomes more complicate and larger, it needs a scientific and analytic development cost estimation. In this paper a cost estimation for KSLV-II using TRANSCOST 7.1 was studied.

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가설 설정

1기. (케로신/액체산소)엔진은 120kg으로 가정함.(진공추력 5 톤에 대해서 참고문헌 1의 FIG.
- 1단 : 75톤 터보펌프식 액체엔진 4기 각 엔진은 1,000kg으로 가정함.(진공 추력 75톤에 대해서 참고문헌 1의 FIG.
3단 엔진도 Conventional rocket engines with Storable propellants (pressure-fed and pump-fed) 로 가정하였다.
구체적인 값은 연간 생산율 뿐 아니라 발사체의 규모(질량)에 의해 결정된다. 본 논문에서는 실용위성 발사체가 대량 생산되지 않으므로 Learning Factor를 1로 가정하였다.

제안 방법

있다. 본 논문은 "국가 우주개발 중장기 기본계획"에 따라 기획 사업에서 도출된 실용위성 발사체 국내개발(안)에서 제시하고 있는 발사체의 사양을 바탕으로 TRANSCOST 7.1의 내용을 적용하여 예상 비용을 추정하였다[1]. 정확한 데이터와 변수 설정이 미흡하지만, 비용을 추정하는 이론적인 방법을 습득하는 기회로 생각하면서 비용추정을 수행하였다.
TRANSCOST의 엔진 개발 비용에 관련된 엔진의 종류는 고체 추진제 엔진, 터보펌프식 액체추진제 엔진, 가압식 로켓 엔진, 공기 흡입식 터보/램젯 엔진이 있는데, 실용위성 발사체의 엔진 특성에 맞는 터보펌프식 액체엔진 및 가압식 로켓 엔진 항목을 적용하였다.
정확한 데이터와 변수 설정이 미흡하지만, 비용을 추정하는 이론적인 방법을 습득하는 기회로 생각하면서 비용추정을 수행하였다. 또한 TRANSCOST 7.1 에서 제시하고 있는 여러가지 경우들 중에서 실용위성 발사체에 적합한 경우만 고려해서 작성하였다.
세계적으로 비용 예측을 위한 여러가지 소프트웨어가 사용되고 있는데, 본 내용은 TRANSCOST 7.1 을 사용하여 실용위성 발사체 기획사업의 여러 구성 시안 중에서 국내개발(안)의 비용을 추정하였다.
실용위성 발사체 개발의 비용추정은 앞에서 언급했던 것처럼 비용 추정시 적용해야 할 3가지 요소인 Development Cost(or Non-Recurring Cost), Recurring Cost (Production+Integration+ Verification), Ground and Flight Operations Cost 중에서 기획연구의 내용으로부터 Groxmd and Flight Operations의 비용을 추정하기에는 어려움이 있었던 관계로 개발비 용(Development Cost)과 생산비 용(Production Cost)만을 고려하였다.
1의 내용을 적용하여 예상 비용을 추정하였다[1]. 정확한 데이터와 변수 설정이 미흡하지만, 비용을 추정하는 이론적인 방법을 습득하는 기회로 생각하면서 비용추정을 수행하였다. 또한 TRANSCOST 7.

대상 데이터

이 논문에서 수행한 비용 추정은 2006년에 한국과학기술원에서 수행한 실용위성 발사체 기획연구의 여러 구성 시안 중 국내개발(안)에 대한 내용을 참고로 하였다. 실용위성 발사체는 3 단 발사체이며 1단은 75톤급 터보펌프식 액체 엔진 4기, 2단은 75톤급 터보펌프식 액체엔진 1기, 3단은 5톤 가압식 액체엔진 1기로 구성된다. 아래는 이에 대한 설명이다.

이론/모형

이 논문에서 수행한 비용 추정은 2006년에 한국과학기술원에서 수행한 실용위성 발사체 기획연구의 여러 구성 시안 중 국내개발(안)에 대한 내용을 참고로 하였다. 실용위성 발사체는 3 단 발사체이며 1단은 75톤급 터보펌프식 액체 엔진 4기, 2단은 75톤급 터보펌프식 액체엔진 1기, 3단은 5톤 가압식 액체엔진 1기로 구성된다.

성능/효과

TRANSCOST를 이용한 발사체 개발 및 생산비용 예측에서는 입력데이터와 비용 계산시 사용되는 각종 인자 값의 변화에 따라 최종 예측치가 많이 달라지는 결과를 볼 수 있었다. 본 논문에서는 Recurring Cost를 적용함에 있어서 생산비 (Production Cost)만을 고려하였으며, Groxmd and Flight Operations 비용은 고려하지 않은 상태이다.
기획사업의 결과를 바탕으로 한 실용위성 발사체 개발 및 생산을 위한 비용 추정의 결과, 총개발비용으로는 19, 632MYr, 총 생산비용으로는 2, 657MYr가 산출되었다. 참고로 참고문헌 1의 Man-Year 를 보면 2003년 기준으로 미국은 226, 400$, 유럽은 205, 700Euro, 일본은 25Mio.

후속연구

본 논문에서는 Recurring Cost를 적용함에 있어서 생산비 (Production Cost)만을 고려하였으며, Groxmd and Flight Operations 비용은 고려하지 않은 상태이다. 그러므로 향후 본 내용을 토대로 각종 입력 자료와 인자를 실제와 가깝게 보완한다면 좀 더 정확한 비용을 예측할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 이 논문에서는 미처 언급하지 못한 Ground and Flight Operations 및 기타 영역에 대한 보완이 필요할 것으로 생각된다.
그러므로 향후 본 내용을 토대로 각종 입력 자료와 인자를 실제와 가깝게 보완한다면 좀 더 정확한 비용을 예측할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 이 논문에서는 미처 언급하지 못한 Ground and Flight Operations 및 기타 영역에 대한 보완이 필요할 것으로 생각된다.

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