KSLV-III: 우주로 향하는 대한민국의 도약

한국 우주 개발 역사에서 중요한 한 획을 긋고 있는 KSLV-III는 차세대 한국형 발사체로, 미래 대한민국의 우주 산업을 선도할 중요한 기술입니다. 기존 KSLV-I(나로호)와 KSLV-II(누리호)에 이어 등장할 KSLV-III는 더 높은 성능과 효율성을 목표로 하고 있습니다. 이번 글에서는 KSLV-III가 무엇인지, 어떤 특징과 목표를 갖고 있는지, 그리고 어떤 의미를 가지는지에 대해 알아보겠습니다.

 

KSLV-III 개요

KSLV-III (Korea Space Launch Vehicle-Ⅲ; 한국형발사체-Ⅲ) 는 한국의 자체 우주 발사체 개발 프로젝트의 세 번째 단계로, 2030년대 중반 발사를 목표로 10년간 2조 132억원을 들여 2032년 개발완료 예정입니다. 한국항공우주연구원(KARI)은 누리호를 통해 입증된 기술력을 바탕으로 한층 더 높은 성능의 발사체를 목표로 KSLV-III를 준비하고 있습니다. KSLV-III는 기존 KSLV-II보다 더 높은 적재 용량과 발사 고도, 그리고 효율적인 발사 비용을 자랑할 계획입니다.

 

KSLV-III의 주요 목표

KSLV-III의 목표는 기존 발사체보다 더 무거운 탑재체를 높은 궤도까지 올려놓는 것입니다. 이를 통해 더 많은 위성의 발사가 가능하며, 한국이 자체적으로 우주 임무를 수행하는 데 큰 기여를 하게 됩니다. KSLV-III는 다음과 같은 주요 임무를 목표로 개발되고 있습니다.

1. 고중량 위성 발사 능력 확보: KSLV-III는 기존 누리호에 비해 더 무거운 위성을 궤도에 올릴 수 있는 능력을 가질 예정입니다. 이를 통해 정지궤도 위성과 같은 고중량 위성을 발사할 수 있어, 국가 안보와 상업적 목적으로 더욱 넓은 범위의 서비스를 제공할 수 있게 됩니다.
2. 유인 우주 발사 임무 가능성 확보: KSLV-III는 향후 유인 우주선 발사와 같은 고급 우주 임무에 도전할 수 있는 가능성도 염두에 두고 개발되고 있습니다. 이는 한국이 유인 우주 임무를 통해 국제 우주 강국으로 자리매김하는 중요한 발판이 될 수 있습니다.
3. 심우주 탐사 준비: KSLV-III는 한국의 심우주 탐사를 위한 중요한 기술적 발판이 될 것입니다. 한국의 달 탐사, 화성 탐사, 그리고 더 나아가 외계 행성 탐사를 위한 탐사선을 발사할 수 있는 능력을 갖추는 것이 장기적인 목표입니다.

 

KSLV-III 예상 재원

1. 중량

• 총 중량: KSLV-III는 누리호보다 대폭 증가된 중량을 가질 것으로 예상됩니다. 발사체의 대형화와 더 강력한 엔진 장착으로 고중량 발사체가 될 가능성이 높습니다.
• 탑재 중량: 저궤도(LEO)로 10톤 이상의 탑재 능력을 목표로 하며, 달전이궤도(LTO) 1.8톤 이상의 위성 탑재를 목표로 할 가능성이 큽니다. 이는 기존의 누리호에 비해 약 두 배 이상의 성능을 목표로 합니다.

2. 단계 구성

• 2단 구성: KSLV-III는 2단형 액체엔진 로켓으로서, 1단에는 재점화와 추력조절이 가능한 100톤급 다단연소사이클 엔진 7기를 클러스터링해 700톤의 추력을 낸다. 2단에는 재점화가 가능한 10톤급 다단연소사이클 엔진 2기를 클러스터링해 20톤의 추력을 낸다. 이에 따라 이륙중량은 360톤, 동체직경은 3.7m~3.8m, 페어링 직경은 4.2m이다.

 

3. 연료 및 추진 시스템

• 저온 액체 연료: 누리호와 마찬가지로 액체 산소(LOX)와 액체 연료(케로신 또는 액체 수소)를 사용할 가능성이 높습니다. 특히 고효율 연소를 위한 액체 산소와 액체 수소를 사용하는 고성능 엔진이 탑재될 가능성이 있습니다.
• 추력: 1단 엔진의 총 추력은 누리호보다 강화된 700톤 이상의 추력을 목표로 할 수 있습니다. 이는 더 큰 중량을 우주로 운반하기 위한 강력한 힘을 제공합니다.

4. 재사용 가능성

• 재사용 기술 적용 가능성: KSLV-III는 기존의 일회용 발사체에서 발전하여 일부 재사용 가능 기술이 적용될 가능성이 검토되고 있습니다. 특히 1단을 재사용하는 방식이 연구되고 있으며, 이를 통해 발사 비용 절감과 발사 빈도 증가를 목표로 하고 있습니다.
• 누리호와 달리, KSLV-Ⅲ는 1단부가 7개의 엔진으로 구성되는 만큼 향후 개량을 통해 팰컨9처럼 중앙부 코어 엔진 1개를 이용한 재사용이 기술적으로 가능합니다.

5. 탑재 능력

• 저궤도(LEO) 발사 능력: 10톤 이상
• 태양동기궤도(SSO) 발사 능력: 7톤
• 달전이궤도(LTO) 1.8톤
• 화성전이궤도(MTO) 1.0톤
• 이는 한국의 다양한 위성 발사뿐만 아니라 국제 상업 위성 발사 시장에도 참여할 수 있는 수준으로, 고중량 탑재 능력을 통해 경쟁력을 갖출 것으로 예상됩니다.

6. 정밀한 발사 제어 시스템

• 항법 및 제어 기술: KSLV-III는 더욱 정밀한 항법 시스템을 갖추어 목표 궤도에 정확히 도달할 수 있는 능력을 갖출 것입니다. 이는 고도 제어와 자세 제어를 정밀하게 하여, 다양한 궤도로의 진입을 가능하게 합니다.

차세대 발사체 KLSV-III VS 누리호 (출처:과기정통부)

 

KSLV-III의 기술적 특징

KSLV-III는 여러 면에서 기존 발사체들보다 진보된 기술을 도입하고 있으며, 현재 개발 중인 주요 기술들은 다음과 같습니다.

• 고성능 엔진 개발: KSLV-III에는 향상된 추력을 가진 엔진이 탑재될 예정으로, 이는 더 많은 중량의 탑재체를 더 먼 거리까지 운반할 수 있게 해줍니다. 이는 우주 개발 경쟁에서 중요한 요소로 작용할 것입니다.
• 고효율 연료 시스템: 기존 발사체보다 효율적인 연료 사용을 위해, 고체 연료 또는 액체 수소와 산소를 사용하는 엔진이 고려되고 있습니다. 이러한 연료는 장기적인 운용 면에서 비용 절감을 가능하게 합니다.
• 재사용 가능성: KSLV-III는 미래의 재사용 가능한 발사체 개발을 위한 기초를 다질 수 있도록 설계되고 있습니다. 현재의 계획에서는 일회성 발사에 사용될 예정이나, 향후 재사용이 가능한 모델로 발전할 가능성도 열려 있습니다.

 

KSLV-III 발사 계획 및 고도화 계획

• 발사계획은 2028년부터 제작에 착수해 2030년 조립을 완료해 달 궤도 투입 성능을 검증할 수 있는 위성을 탑재하여 발사할 계획이고, 2031년 12월 달 연착륙 검증선을 탑재하여 발사 예정이고, 2032년 12월 달 착륙선을 탑재하여 발사할 계획입니다.
• KSLV-Ⅲ는 기본형 이외에도 고체부스터 탑재형과 액체연료 부스터 탑재형이 개발될 예정이며, 고체부스터 탑재형의 경우 저궤도(LEO) 14톤, 태양동기궤도(SSO) 10톤, 정지 천이 궤도(GTO) 6톤, 정지궤도(GEO) 4톤의 투입능력을, 액체부스터 탑재형은 저궤도 30톤의 발사 능력을 보유하게 고도화 할 예정입니다.

 

KSLV-III의 의의와 전망

KSLV-III는 한국이 자체 기술력으로 글로벌 우주 시장에 참여할 수 있는 발판을 제공할 뿐 아니라, 우주 기술 자립을 통해 경제적, 군사적, 과학적 자산을 보호하고 강화하는 계기가 될 것입니다. 이 발사체가 성공적으로 개발될 경우, 한국은 자국의 위성을 독자적으로 발사할 수 있는 능력을 보유하게 되며, 이는 군사 및 상업적 목적의 다양한 위성 발사를 가능하게 하여 안보와 경제적 이익을 동시에 증진시킬 수 있습니다.

또한, KSLV-III는 심우주 탐사와 같은 장기적 목표를 염두에 둔 발사체로, 한국이 달, 화성, 나아가 외계 행성 탐사에 도전할 수 있는 가능성을 염두에 두고 있습니다. 이는 단순히 국가의 자존심을 세우는 것 이상의 가치를 가지며, 국제적으로 협력할 수 있는 파트너십을 강화하는 계기가 될 것입니다.

 

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KSLV-III의 성공은 한국이 국제 우주 무대에서 경쟁력을 갖추는 데 필수적인 요소입니다. 앞으로 KSLV-III가 어떤 모습으로 완성될지, 그리고 이를 통해 한국이 우주 탐사의 새로운 시대를 어떻게 열어나갈지 기대됩니다.