초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
미래발사체 재사용의 핵심 요소기술인 액체산소와 액체메탄을 추진제로 사용하는 액체로켓엔진 기술을 연구하기 위해 적층제작기반의 1톤 연소기 1~4호기를 설계 및 제작하였다. 해외 사례를 참고하여 이동 가능한 형태로 제작된 1톤급 메탄엔진 연소기 시험장치 연소시험 장치를 이동 가능한 형태로 제작하여 한국항공우주연구원 소형연소시험장에 2020년 설치하였으며, 이 설비에서 2020년과 2021년 자체 시험을 통해 안정성 확인 및 센서 검교정, 추진제 충전/배출 등의 기능시험과 수류시험 등을 수행하여 추진제 공급 능력을

Ⅳ. 연구개발결과
미래발사체 재사용의 핵심 요소기술인 액체산소와 액체메탄을 추진제로 사용하는 액체로켓엔진 기술을 연구하기 위해 적층제작기반의 1톤 연소기 1~4호기를 설계 및 제작하였다. 해외 사례를 참고하여 이동 가능한 형태로 제작된 1톤급 메탄엔진 연소기 시험장치 연소시험 장치를 이동 가능한 형태로 제작하여 한국항공우주연구원 소형연소시험장에 2020년 설치하였으며, 이 설비에서 2020년과 2021년 자체 시험을 통해 안정성 확인 및 센서 검교정, 추진제 충전/배출 등의 기능시험과 수류시험 등을 수행하여 추진제 공급 능력을 확인하였고, 연소시험 수행을 위한 기초 데이터를 확보하였다. 1호기는 총 16회 시험, 총 누적시간 146초, 2호기는 총 15회 시험으로 누적 시간 191초를 달성하였으며, 이때 추력조절이 확인되었다. 1-2호기의 안정적인 연소시험을 통해 적층제조 로켓엔진 연소장치 개발의 가능성을 확인하였다. 3호기는 총 17회 시험동안 323초의 누적연소시간을 달성하였고, 이때는 5회 연속 재점화에 성공하였다.
수직이착륙 시연체는 3D 액체로켓엔진 연소기를 장착하여 단 인증시험 및 tethered 비행시험을 할 수 있도록 Masten Space Systems社의 Xombie 기체를 벤치마킹하여 설계 되었으며, 본 연구에서는 수직이착륙 시연체와 엔진을 결합하지 않고, 엔진을 제외한 수직이착륙 시연체 개발 및 극저온 유체를 이용한 충전, 가압, 배출 등의 수류시험, TVC 구동, 롤 추력기 구동 등의 서브 시스템 시험을 수행하였다.
재사용 발사체에 필수적인 착륙장치에 사용되는 저충격 분리기구에 대한 자료조사와 기초설계를 통한 해석을 통해 중량경감 방안을 도출하였다.
발사체의 저비용화 및 경량화를 위해 고가의 관성센서를 이용한 항법 대신에 GNSS와 관성센서를 결합한 복합항법 기술이 요구되고 있다. 이를 위해서는 지속적인 자세보상이 필요하며 다중안테나 위성항법수신기를 이용한 자세측정 알고리즘 개발은 필수적이다. 따라서 자체측정에 최적화된 다중안테나 위성항법수신기를 설계하고 성능을 평가하였다.
적층 제조 기술을 활용하여 저가의 압력 용기 제작 및 시험을 통해 발사체 적용 가능성을 확인하였다. 형상 설계 결과 내부반경 134mm, 모재부 두께 4.5mm, 용접부 9.0mm, 소재 인코넬 718을 적용할 경우, 기존 제작 방식 대비 단순한 제작 공정과 낮은 비용으로 고압용기를 제작할 수 있음을 확인하였다.
연구개발의 최종목표인 정격출력 50% 수준의 극저온 상사매질 성능시험을 전기펌프-인버터-배터리팩 모사장치와 연계한 상태에서 성공적으로 수행하였으며, 이를 통해 해당 전기펌프의 아키텍쳐를 성공적으로 검증하였다.

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 7
• 표목차 ... 9
• 그림목차 ... 11
• 제 1 장 서론 ... 18
• 제 1 절 연구개발 목적 및 필요성 ... 18
• 제 2 절 연구개발 내용 및 범위 ... 20
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 21
• 제 1 절 국내외 기술 현황 ... 21
• 1. 국외 현황 ... 21
• 2. 국내 현황 ... 33
• 제 2 절 현 기술상태의 취약성 ... 36
• 제 3 절 앞으로의 전망 ... 37
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 38
• 제 1 절 개요 ... 38
• 제 2 절 미래 재사용 발사체 요소기술 개발 ... 39
• 1. 적층제작기반 1톤 연소기 제작 ... 39
• 2. 적층제작기반 1톤 연소기 시험 ... 53
• 3. 저충격분리장치 ... 72
• 4. 발사체 자세측정용 다중안테나 수신기 개발 ... 79
• 5. 적층 제조 압력 용기 제작 결과 ... 93
• 6. 발사체용 전기펌프 개발 ... 96
• 제 3 절 수직이착륙 시연체 개발 ... 153
• 1. 수직이착륙 시연체 제작 결과 ... 153
• 2. 수직이착륙 시연체 서브 시스템 기능 시험 결과 ... 191
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 219
• 제 1 절 목표 달성도 ... 219
• 제 2 절 관련 분야에의 기여 ... 220
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 221
• 제 6 장 참고문헌 ... 222
• 끝페이지 ... 224