초록 ▼

IV. 연구개발결과
한국형 정지궤도 위성 발사체의 임무 요구조건은 지구정지전이궤도(GTO) 투입 성능 4톤 이상，지구정지궤도로의 속도증분 요구조건 2100 m/s 이하로 설정하였다. 발사장 요구조건은 현재 구체적인 논의가 진행되지 않았으므로，나로우주센터와 동해안 발사장 및 적도 발사장의 세 후보지를 선정하고 비교분석을 수행하는 것으로 하였다. 이 외에도 발사체 구성에 사용될 엔진, 구조체 규격，적용될 기술 및 발사 운용 방식 등의 조건을 제시하여 발사체 설계에 반영되도록 하였다.

정지궤도 위성 발사체 개발에 필요한

IV. 연구개발결과
한국형 정지궤도 위성 발사체의 임무 요구조건은 지구정지전이궤도(GTO) 투입 성능 4톤 이상，지구정지궤도로의 속도증분 요구조건 2100 m/s 이하로 설정하였다. 발사장 요구조건은 현재 구체적인 논의가 진행되지 않았으므로，나로우주센터와 동해안 발사장 및 적도 발사장의 세 후보지를 선정하고 비교분석을 수행하는 것으로 하였다. 이 외에도 발사체 구성에 사용될 엔진, 구조체 규격，적용될 기술 및 발사 운용 방식 등의 조건을 제시하여 발사체 설계에 반영되도록 하였다.

정지궤도 위성 발사체 개발에 필요한 국내 미보유 기술을 습득하고 신뢰성 있는 발사체 개념안을 도출하기 위해 경험이 풍부한 해외기관과의 국제협력을 통해 개념 연구를 진행하였다. 우크라이나 Yuzhnoye SDO와의 기술용역 계약을 체결하여 정지 궤도 위성 발사체 개념연구를 통해 수행하였다. 국내 개발 로켓 엔진 및 해외 도입 엔진으로 구성된 7종의 발사체 개념 안이 제시되었고 각 발사체에 대한 주요 특성, 형상, 중량 버짓，비행 궤적, 투입 성능 및 공력특성이 분석되었다. 세 발사장 후보지에 대한 비행 특성 및 성능 비교 분석이 이루어졌다. 또한 제시된 개념안을 기본으로 대형 발사체로의 확장 가능성이 검토되었다. 운용성 및 성능면에서 상대적으로 우수한 개념안 3 또는 개념안 4-2안이 최적안에 가까운 것으로 분석되었다. 발사장 위치에 따른 성능 손실에 대해서는 추가적인 검토가 필요하였다.

발사체 다분야 통합설계 프로세스 구축 연구는 6개의 세부 업무로 나뉘어 진행되었다. 첫 번째로 GTO 투입을 위한 임의의 발사체 안을 검토하고 비교 분석을 통해 가장 적합한 안을 선정하여 ASTOS 소프트웨어를 사용한 다분야 통합 최적 설계 (MDO)를 수행하였다. MDO를 위한 설계/분석 작업에는 궤적 하중 케이스에 따른 구조 중량 분석，발사체 형상에 따른 공력 특성 분석 둥이 포함된다. 도출된 최적 설계안에 대해 간단한 형태의 개루프 유도 알고리듬 시뮬레이션과 발사체의 유연 구조 특성을 고려한 주파수 및 모드 분석이 수행되었다. 또한 도출된 발사체 개념에 대해 비행안전 분석 모듈을 적용하여 비행 중 폭발에 대한 위험도 분석과 과압 생성에 의한 충격파 분석도 수행하였다. 발사체 분석 업무와 함께 좌표계 정의 둥 항우연 사용자 요구조건에 따라 ASTOS 소프트웨어를 커스터마이징하는 작업도 진행되었다.

( 출처 : 요약문 )

Abstract ▼

IV. Results
The mission requirements of the Korean geostationary satellite launch vehicle is to inject a payload of mass more than 4 ton into geostationary transfer orbit(GTO) with less than 2100 m/s of △ V to geostationary orbit. The launch site for the LV launch has not been confirmed. The most

IV. Results
The mission requirements of the Korean geostationary satellite launch vehicle is to inject a payload of mass more than 4 ton into geostationary transfer orbit(GTO) with less than 2100 m/s of △ V to geostationary orbit. The launch site for the LV launch has not been confirmed. The most acceptable launch sites will be selected on the results of performed investigations among NARO space center, East coast launch site and equatorial launch site. Also, system design requirements are defined such as rocket engine to be used, dimension limitations of the structures, applicable technologies, propellants, and launch operation schemes.

The conceptual study on Korean geostationary satellite launch vehicle has been performed through technical cooperation with Yuzhnoye SDO to acquire technologies which are unavailable domestically and to obtain reliable LV concepts. 7 LV configurations using Korean engines and foreign engines are presented and their main characteristics, structural layouts, mass budgets, aerodynamic characteristics, flight trajectories and performance have been calculated. The comparative study among different launch sites has also been performed for all 7 LV variants. Also, investigations on performance upgrade of each LV concepts for injecting heavier satellite have been carried out. It has been concluded that variant 3 or variant 4-2 are close to the optimal configuration with respect to operability and performance.
Additional analysis is required for the analysis on the performance degradation according to the location of the launch sites.

The work of multidisciplinary design optimization of LV is performed in six main work packages. The first design task is aimed at identifying the most interesting concepts in order to achieve the main goal： fixed payload in GTO. Once several concepts are analyzed, the most promising are analyzed with the Multi-Disciplinary Optimization (MDO) capability of ASTOS. The MDO task can include the definition of the structural masses as function of the trajectory load cases as well as a dynamic computation of the aerodynamics funetion of the vehicle shape. The refined design of the selected concept will be used for a simple open-loop guidance simulation as well as for the identification of natural frequencies and mode-shapes of the flexible dynamics. The selected concept is also analyzed with the launcher safety module of ASTOS in order to identify the risk associated with an explosion of the vehicle at any time of the trajectory as well as the overpressure generate by the shock wave. In parallel to the computational work some modifications are inserted in ASTOS according to the guidelines of KARI.

( 출처 : SUMMARY )

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2요 약 문 ... 3SUMMARY ... 5CONTENTS ... 7목차 ... 9제1장 서론 ... 11 제1절 연구개발 개요 및 목표 ... 11 1. 연구개발 개요 ... 11 2. 연구개발 목표 ... 11 제2절 연구개발의 필요성 ... 12제2장 국내외 기술개발 현황 ... 13 제1절 국내 발사체 기술개발 현황 ... 13 1. 우리나라의 우주개발 경쟁력 ... 13 2. 발사체 분야 주요 성과 ... 14 제2절 국외 발사체 기술개발 현황 ... 16제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21 제1절 정지궤도 위성 발사체 임무 요구조건 ... 21 1. 서론 ... 21 2. 주요 요구조건 ... 21 3. 엔진 요구조건 ... 24 4. 발사체 구성 요구조건 ... 26 5. 발사 환경 요구조건 ... 28 제2절 정지궤도 위성 발사체 개념 연구 ... 29 1. 서론 ... 29 2. 정지궤도 위성 발사체 개념안 ... 29 3. 대형발사체로의 확장성 검토 ... 72 4. 발사체 개념안별 궤적 분석 ... 82 5. 발사체 개념안별 공력 특성 ... 95 6. 발사체 개념안 비교 분석 ... 99 제3절 발사체 다분야 통합 최적설계 프로세스 구축 ... 101 1. 서론 ... 101 2. 발사체 구성 및 요구 조건 ... 102 3. 연구 결과 ... 113 4. 결과 요약 및 권장 사항 ... 177제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 180 제1절 연구개발목표 달성도 ... 180 1. 정성적 목표 ... 180 2. 정량적 목표 ... 180 제2절 대외기여도 ... 181제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 182제6장 참고문헌 ... 183끝페이지 ... 184