본 연구에서는 관측로켓에 적용 가능한 고성능 추진제 조성개발에 대해 연구하였다. 관측로켓은 다양한 대기권영역에서 관측하기 위해 여러 단을 구성할 수 있는 로켓을 개발을 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 2단으로 구성된 관측로켓을 기본으로 HTPB/AP 계열의 조성을 기본으로 설정하였다. 화학평형계산기(CEA) code와 내탄도 해석의 이론적인 성능해석을 통한 고성능 추진제 개발 가능성을 입증하였고, 1G/L mixer를 이용하여 조성시험을 실시하여 제작한 시편으로 instron tensile tester와 strand burner를 이용하여 추진제의 기계적 특성과 연소속도를 확인하였다. 최종적으로는 6inch급의 표준모타를 제작, 지상연소시험을 통하여 고성능 추진제 개발 가능성을 확인한다.
본 논문에서는 관측 장치와 송신기를 탑재하여 발사되는 관측로켓의 국내외 개발 현황에 대해 서술하였다. 국외 연구의 경우, 미국은 NASA에서 가장 활발히 진행되며 탑재량 38~680 kg을 고도 88~1500 km까지 올릴 수 있고, 현재에도 매년 20-30기의 로켓을 발사하고 있다. 유럽은 ESA을 중심으로 연구 중이고 매년 4-5기의 로켓을 발사하고 있다. 국내 연구의 경우, 고체 추진기관 KSR-I,II와 액체 추진기관 KSR-III를 성공적으로 발사하였으나, 우주발사체 개발 기술은 타 산업에 비해 낙후 되어 있는 것이 현실이며 이러한 발사체 개발 분야는 적극적인 지원 및 선진 기술 습득을 통하여 활성화 시켜야할 것이다. 따라서 본 연구를 통하여 한국형 관측로켓 개발에 대한 필요성 및 발전방향을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 관측 장치와 송신기를 탑재하여 발사되는 관측로켓의 국내외 개발 현황에 대해 서술하였다. 국외의 경우, 미국은 NASA에서 가장 활발히 진행되며 탑재량 38~680 kg을 고도 88~1500 km 까지 올릴 수 있고, 현재에도 매년 20-30기의 로켓을 발사하고 있다. 유럽은 ESA를 중심으로 연구 중이고 매년 4-5기의 로켓을 발사하고 있다. 국내 연구의 경우, 고체 추진기관 KSR-I,II와 액체 추진기관 KSR-III를 성공적으로 발사하였으나, 우주발사체 개발 기술은 타 산업에 비해 낙후 되어 있는 것이 현실이며 이러한 발사체 개발 분야는 적극적인 지원 및 선진 기술 습득을 통하여 활성화 시켜야할 것이다. 따라서 본 연구를 통하여 한국형 관측로켓 개발에 대한 필요성 및 발전방향을 제시하고자 한다.
천문대 X-선 연구팀에서는 3년의 연구기간 동안(1995 - 1997)천체 X-선 관측시스템을 자체개발 하였다. 이 관측 시스템은 한국 항공우주연구소에서 개발된 2단 과학로켓에 탑재되어, 1998년 6월 11일 오전 10시(KST) 태안의 한 발사 장에서 발사되었다. 이 실험의 목적은 X-선 관측 시스템의 성능시험과 X-선 배경복사 관측으로 설정되었다. 로켓은 성공적으로 발사되었고, 발사 후 약 140초 동안 각종 데이터들을 지상 국으로 전송하였다. 수신된 데이터들을 분석한 결과 X-선 관측시스템은 최종 도달고도에 이르기까지 정상적으로 동작하지 못하였음을 알 수 있었다. X-선 검출기부는 발사 후 약 32초까지 그리고 신호 처리부는 발사 후 약 55.7초까지 정상적인 동작을 하였다. 이 연구에서는 55.7초까지의 데이터들을 바탕으로 X-선 관측시스템에 대한 기능점검을 수행하였으며, 이에 대한 결과를 보고하고 시스템의 오 동작 원인에 대한 토의를 하였다.
본 논문에서는 관측 장치와 송신기를 탑재하여 발사되는 관측로켓의 국내외 개발 현황에 대해 서술하였다. 국외 연구의 경우, 미국의 NASA에서 가장 활발히 진행되고 탑재량 $38{\sim}680\;kg$을 고도 $88{\sim}1,500\;km$까지 올릴 수 있으며, 현재에도 20-30기/년의 로켓을 발사하고 있다. 유럽은 ESA을 중심으로 연구 중이고 4-5기/년의 로켓을 발사하고 있으며, 일본은 1-2기/년의 로켓을 보편적인 연구 이외에 남극탐사 및 비행환경 검증 등에 활용하고 있다. 국내 연구의 경우, 고체 추진기관 KSR-I,II와 액체 추진기관 KSR-III를 성공적으로 발사하였으나, 우주발사체 개발 기술은 타 산업에 비해 낙후 되어 있는 것이 현실이다. 따라서 이러한 발사체 개발 분야는 적극적인 지원 및 선진 기술 습득을 통하여 활성화 시켜야할 것이다.
비행하는 로켓의 위치 및 궤도는 로켓의 비행 안정성을 판단하는 중요한 요소이다. 일반적으로 사용되는 추적시스템은 레이다를 사용하여 로켓에 탑재된 트랜스폰더와 통신하면서 얻어지는 데이터와 안테나의 위치 정보를 이용하여 로켓의 위치 및 비행방향에 대한 정보를 취득한다. 레이더 트랜스폰더시스템은 1개의 안테나를 수신 및 송신시 공유하고 있으므로 송신단 및 수신단과 안테나 사이에는 서로간의 신호 간섭을 최소화하기 위해 서큘레이터를 사용하였으며 입력되는 신호가 약속된 신호와 일치하는지를 판단하기 위해 신호해독기를 포함하고 있어야 한다. 본 논문에서는 레이다를 이용하여 로켓의 위치 및 궤도를 추적하는데 필수적으로 사용되는 트랜스폰더시스템을 개발하였다.
사운딩 로켓은 저렴한 비용과 빠른 개발 기간을 통해 전리권이나 무중력 환경을 직접 탐사하는 유용한 도구이다. 이러한 로켓은 목표 고도에 신속하게 도달하며, 다양한 과학적 장비를 탑재하여 데이터를 실시간으로 수집할 수 있다. 페리지에어로스페이스(주)는 2024년 상반기에 첫 시험 발사를 진행한 뒤, 2025년 1월경에는 2차 성능시험 사운딩 로켓을 발사할 예정이다. 이 로켓은 제주 해상에서 발사될 예정이며, 약 150 km의 목표 고도에 총 30 kg의 탑재체를 싣고, 준궤도 영역에서 다양한 실험을 수행할 것이다. 특히, 중위도 지역의 전리권에서는 간헐적으로 전자 밀도가 증가하는 스포라딕 E층과 적도 전기제트에 의한 자기장의 미세변화를 관측할 수 있을 것으로 예상된다. 이러한 관측을 위해 KAIST 인공위성연구소에서 개발 중인 탑재체 IAMMAP(ionospheric anomaly monitoring by magnetometer and plasma-probe)의 사운딩 로켓 버전이 발사체에 실릴 예정이다. 본 연구는 중위도 지역의 전리권에 대해서 이해하고, 2차 성능시험에서의 관측 가능한 임무 설계에 중점을 두고자 한다.
국내 과학관측 로켓(Korea Sounding Rocket-III; 이하 KSR-III) 발사통제 시스템 개발 중 로켓 임무 달성에 필요한 시스템 구성과 제작에 대한 전반적인 설계내용을 기술하였다. 로켓 임무와 설계 요구 조건에 의해 각 통제 콘솔과 발사 상황판은 설계되었고 현재 제작 중에 있으며. 향후 KSR-III 발사시험 시 활용 할 계획이다.
과거 로켓엔진의 개발은 군사적, 혹은 국가 간 기술 선점을 목적으로 그 개발이 이루어져 왔으나, 최근에는 인공위성 발사, 대기관측 등 상업적 목적에 의한 개발이 두드러지고 있다. 이와 같은 상업적 로켓 개발에 있어서는 신뢰도와 경제성이 가장 중요한 요소이다. 한국항공우주연구소에서 개발중인 3단형 과학로켓(KSR-III)의 엔진은 상업적 목적의 인공위성 발사를 목표로 하여, 엔진 시스템의 단순화를 통한 신뢰도 향상과 엔진 제작비용 절감을 통한 경제성을 고려하여 개발되고 있다.(중략)
본 논문에서는 3단형 과학관측로켓(KSR-III)에 탑재될 과학탑재부 시스템에 대하여 기술하였다. 과학탑재부에는 크게 오존측정기, 이온층 전자측정기, 대기광도계, 자력계 등이 있으며 선별적으로 탑재되어 한반도 상공의 고층 대기 상태에 대한 연구를 수행할 예정이다. 오존측정기는 한반도 상공의 오존 기둥 밀도를 측정하며 전자측정기는 이온층의 전자밀도와 전자온도를 측정한다. 대기광도계는 중간권의 대기광을 측정하며 자력계는 로켓 자세정보와 로켓이 비행하는 고도에서의 자기장 섭동량을 측정한다. 탑재체들은 현재 개발이 완료된 상태이며 지상 보정 실험도 수행하였으며 각종 환경시험을 통과하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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