1. 프로필
명칭 : 한국형발사체-II(Korea Space Launch Vehicle-II)누리(Nuri)
개발 계획 : 한국형발사체(KSLV) 계획
용도 : 저궤도 실용 위성 발사체
사용국 : 대한민국
상태 : 개발 중
제원
높이 : 47.2 m, 23 m(1단), 15.6 m(2단), 7 m(3단)
직경 : 3.5 m(1단), 2.6 m(2단), 2.6 m(3단)
중량 : 200 t
단수 : 3단
탑재 능력 : 2,600 kg (300km LEO)1,500 kg (600~800km SSO)
1단 로켓
엔진 : 4 x KRE-075 SL
추력 : 300 tf (해면) 2,976 kN
비추력(SI) : 298.1 s
연소시간 : 128.3 s
추진제 : 액체 추진제(케로신(Jet A-1)/액체 산소)
2단 로켓
엔진 : 1 x KRE-075 Vac.
추력 : 75 tf (744 kN)
비추력(SI) : 315.4 s
연소시간 : 143.9 s
추진제 : 액체 추진제(케로신(Jet A-1)/액체 산소)
3단 로켓
엔진 : 1 x KRE-007
추력 : 7 tf (68.65 kN)
비추력(SI) : 325.1 s
연소시간 : 502.1 s
추진제 : 액체 추진제(케로신(Jet A-1)/액체 산소)
발사 기록
총 발사 횟수 : 1 (성공: 0 / 실패: 1)
발사일 : 1차시험: 2021년 10월 21일 17시 2차시험: 2022년 6월 16일 16시예정3차: 2023년 1월예정4차: 2024년 3월예정5차: 2026년 6월예정6차: 2027년 9월예정
2. 개요
누리호 또는 KSLV-II(Korea Space Launch Vehicle-II, 한국형발사체-II)는 한국항공우주연구원이 KSLV 계획에 따라 2022년 개발 완료 예정인 로켓으로, 대한민국 최초의 저궤도 실용 위성 발사용 로켓이다.
누리호 개발사업은 나로호에 투입된 예산 5천억 원의 4배인 2조 원이 투입되는 사업이며, 누리호에 사용되는 기술들은 향후 개발할 KSLV-III의 기술적 기반이 될 예정이다.
이름인 '누리'는 경상국립대학교 에너지기계공학과 학생인 백승엽 씨가 공모한 명칭으로, 대국민 명칭 공모전을 통해 10,287건의 후보 가운데서 결정되었다.
3. 제원
누리호는 총 3단의 액체로켓으로 구성되어 있다.
1단에는 추력 735 kN의 75톤급 엔진 4개를 클러스터링하여 총 300톤의 추력을, 2단에는 75톤급 엔진 하나를 사용한다.
3단에는 7톤급 엔진 하나를 사용한다.
해당 설계에는 ESA의 우주발사체 아리안 시리즈와 유사한 점이 많은데 1~2단에 추력이 높은, 3단에 추력이 낮은 엔진을 배치하는 구성이 그러하다.
특히 누리호 설계안 중에서는 아리안 시리즈의 상단 엔진인 HM7B를 면허생산하는 안까지 있었으니 어느 정도 설계사상에서 영향을 받았다는 추측도 있는 편이다.
차이점이라고 하면 사용하는 연료의 종류와 고체 부스터의 유무 정도이다.
누리호는 전 엔진이 케로신인 반면, 아리안 1~4는 사산화이질소와 UDMH를 사용하였고 6톤급 엔진에 액체수소와 액체산소를 이용하였다.
탑재체(payload)의 중량이 1톤을 넘는 것을 기준으로 세계 7번째 독자개발 로켓이다.
이는 우주 공간에서 실용적인 목적으로 사용될 수 있는 탑재체를 발사할 수 있는 능력과 직결되며, 이 점에서 한국의 우주개발 기술력이 국제적인 수준에 도달했음을 입증하는 의미를 갖는다.
4. 엔진
누리호에 사용되는 엔진은 총 두 종류로 75톤급 액체엔진 그리고 7톤급 액체엔진이 사용된다.
아래 사진의 좌측에 있는 75톤급 엔진은 1단 해면용(KRE-075: 2.9m x 1.6m)이다.
2/3단용 엔진과는 다른 불룩한 연소실 형상이 특징이다.
아래 영상에서 보이는 75톤급 엔진은 2단 고공용(KRE-075V: 4.0m x 2.2m)이다.
지상의 정지 상태에서 점화되는 1단 엔진과 대기압이 크게 낮은 고도 60km 상공에서 비행 중 시동되는 2단 엔진 간 연소실 구조 등 여러 차이가 확연하다.
두 종류의 75톤 엔진은 전체적인 크기는 물론 노즐의 팽창비와 진공 추력을 포함한 각종 성능이 다르다.
5. 광명성 로켓과의 비교
6. 나로호와의 비교
대한민국 최초의 로켓인 나로호와 비교할 때, 누리호는 1단 로켓의 추력에서 1.7배, 탑재체의 중량은 15배로 향상되었다.
무엇보다도 나로호가 핵심인 1단 엔진을 러시아 것을 직도입한 공동 개발, 제작의 산물이라는 한계를 나타냈던 반면 누리호는 1단 엔진을 포함한 주요 구성품들의 대부분을 대한민국이 독자 기술로 개발, 제작한 것이다.
이 점에서 누리호는 진정한 의미에서의 첫 국산 우주로켓으로 기록되었다.
7. 계획
누리호 개발사업은 크게 3단계로 나눠서 이뤄진다.
- 1단계(2010.3 ~ 2015.7): 액체로켓엔진 시험 설비 구축, 7톤급 액체엔진 개발 (5,008억 원)
- 2단계(2015.8 ~ 2019.2): 7톤급 및 75톤급 엔진 개발 완료, 성능검증용 시험발사 (8,020억 원)
- 3단계(2018.4 ~ 2022.5): 75톤급 엔진 클러스터링 및 3단형 발사체 개발, 제작, 발사 (6,544억 원)
국내에 액체로켓엔진 관련 시험 설비는 KSR-III 개발 중에 구축한 소형 시험설비 정도밖에 없기 때문에 1단계에서는 우선적으로 75톤급 엔진을 시험할 수 있는 시험설비 구축을 진행한다.
동시에 기존 시험 설비 등을 이용한 7톤급 엔진의 단품 수준 시험개발도 진행한다.
이 시험설비 구축은 전체 예산 중에서 가장 많은 비중을 차지하며, 향후 있을지 모르는 차기 액체엔진 개발에도 사용할 수 있도록 최대 150톤급까지 시험 가능하게 건설한다.
2단계에서는 구축 완료된 시험설비를 이용해 75톤급 엔진의 시험을 본격적으로 진행하여 설계를 확정하고 개발을 완료한다.
이렇게 개발된 75톤급 엔진의 성능을 검증하기 위해 엔진 1기를 단 시험발사체를 제작하여 발사한다.
이를 통해 성공이 확정되면 3단계로 넘어가지만, 만약 실패하게 된다면 재기획 후 다시 시험발사를 추진하게 된다.
3단계에서는 본격적으로 실제 발사체의 개발을 진행한다.
누리호의 1단에는 75톤급 엔진 4개를 클러스터링하므로, 이에 대한 기술 개발이 가장 메인이 된다.
그 외에도 엔진 외의 각종 발사체 시스템 역시 개발하여 3단형 발사체를 완성한다.
이렇게 완성된 발사체를 이용해 2차례 시험 발사를 하고, 이를 통해 개발 성공 여부를 확정짓게 된다.
만일 개발이 성공한다면 이제 누리호는 실제 실용위성 발사에 사용될 수 있다.
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