지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최정열
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수125
이 논문의 연구 히스토리 (12)
2021
2020
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
한국의 우주계획에는 시험발사체를 시작으로 한국형발사체의 개발이 완료되면, 소형발사체, 대형발사체 등의 발사체 플랫폼 확장이 포함되어 있다. 2021년 10월 한국형발사체의 발사에 성공하면서 우주계획에 따른 다양한 차세대 우주 발사체 설계안이 제시되고 있어 성능 검토를 통한 방향성 수립이 필요한 시점이다. 본 연구에서는 한국의 우주계획에 부합하는 우주 발사체를 개념설계하고 지구 저궤도에의 위성 투입 임무를 가정하여 발사체의 성능을 알아보았다.
발사체의 성능 검토는 대수적 모델링(단 설계)를 통한 분석과 지배방정식을 적분하여 궤도 투입을 예측할 수 있는 2차원 궤적해석을 통해 수행하였다. 단 설계를 통한 계산 결과, 구조비 및 단 질량비의 상당 수준 개선을 통해 약 580 kg의 위성을 500 km에 투입할 수 있음을 확인하였다. 1단 엔진의 추력 개선을 통해서는 최대 약 900 kg 중량의 위성에 대해 목표궤도 투입이 가능할 것으로 예측되었으며, 2단 엔진의 비추력 개선을 통해 최대 1,463 kg의 수송능력을 확인할 수 있었다. 또한, 단 설계 내용을 반영한 궤적계산을 수행하여 향후 한국의 주력위성으로 예상되는 차세대 중형위성의 지구 저궤도 투입 가능성 및 적절한 소형발사체의 설계 구성을 확인하였다. 서술한 바와 같이 소형발사체를 통해 계산 방법론에 대한 검증을 수행하였으며, 대수적 모델링을 통한 발사체 성능계산이 효율적임을 확인하였다. 따라서, 이를 활용하여 재사용발사체 및 대형발사체에 대한 궤도 투입성능을 알아보았다.
결과적으로 한국형발사체의 성능 향상과 더불어 후속 발사체의 시장 경쟁력 향상 등의 목표를 수월히 달성하기 위해서는 구조비 개선 및 새로운 엔진 도입이 필수적임을 언급하였다. 본 연구는 이러한 간단한 성능계산을 통해 개념설계 단계에서의 발사체 방향성 제시를 목표로 하고 있으며, 연구의 결과는 후속 발사체 관련 신규 추진 사업 기획의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
발사체의 성능 검토는 대수적 모델링(단 설계)를 통한 분석과 지배방정식을 적분하여 궤도 투입을 예측할 수 있는 2차원 궤적해석을 통해 수행하였다. 단 설계를 통한 계산 결과, 구조비 및 단 질량비의 상당 수준 개선을 통해 약 580 kg의 위성을 500 km에 투입할 수 있음을 확인하였다. 1단 엔진의 추력 개선을 통해서는 최대 약 900 kg 중량의 위성에 대해 목표궤도 투입이 가능할 것으로 예측되었으며, 2단 엔진의 비추력 개선을 통해 최대 1,463 kg의 수송능력을 확인할 수 있었다. 또한, 단 설계 내용을 반영한 궤적계산을 수행하여 향후 한국의 주력위성으로 예상되는 차세대 중형위성의 지구 저궤도 투입 가능성 및 적절한 소형발사체의 설계 구성을 확인하였다. 서술한 바와 같이 소형발사체를 통해 계산 방법론에 대한 검증을 수행하였으며, 대수적 모델링을 통한 발사체 성능계산이 효율적임을 확인하였다. 따라서, 이를 활용하여 재사용발사체 및 대형발사체에 대한 궤도 투입성능을 알아보았다.
결과적으로 한국형발사체의 성능 향상과 더불어 후속 발사체의 시장 경쟁력 향상 등의 목표를 수월히 달성하기 위해서는 구조비 개선 및 새로운 엔진 도입이 필수적임을 언급하였다. 본 연구는 이러한 간단한 성능계산을 통해 개념설계 단계에서의 발사체 방향성 제시를 목표로 하고 있으며, 연구의 결과는 후속 발사체 관련 신규 추진 사업 기획의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.
목차
1. 서 론 11.1. 연구 배경 11.1.1. 한국의 우주계획 11.1.2. 한국형발사체 21.2. 연구 목표 31.3. 연구 내용구성 32. 발사체의 개념설계 52.1. 우주 발사체의 개념설계 과정 52.1.1. 발사체 요구 속도증분 산출 52.1.2. 발사체 단 설계(대수적 모델링) 62.1.3. 발사체 구성품 중량 추정 82.2. 발사체 성능 예측 102.2.1. 지배방정식 102.2.2. 발사체 궤적계산 122.3. 단 설계(대수적 모델링) 계산의 검증 및 효율성 143. 소형발사체 궤도 투입성능 분석 153.1. 소형발사체의 필요성 153.1.1. 연구 배경 153.1.2. 소형발사체의 활용성 163.1.3. 설계 목표 163.2. 설계변수 선정 173.2.1. 구조비(Structural coefficient) 173.2.2. 발사체 추진기관(Propulsion system) 183.2.3. 단 질량비(Stage mass ratio) 193.3. 설계변수에 따른 지구 저궤도 수송능력 203.3.1. 소형발사체의 대수적 모델링(단 설계) 203.3.2. Case 1: 1단 엔진으로 KSLV-II의 KRE-075를 채택한 경우 223.3.3. Case 2: 1단 엔진으로 Falcon 9의 Merlin 1D를 채택한 경우 253.3.4. Case 3: 1단 엔진으로 Long March 7의 YF-100을 채택한 경우 273.3.5. 구조비 변화가 수송능력에 미치는 영향 293.4. 설계변수에 따른 지구 저궤도 투입성능분석 313.4.1. Case 1의 지구 저궤도 투입성능 313.4.2. Case 2의 지구 저궤도 투입성능 333.4.3. Case 3의 지구 저궤도 투입성능 353.4.4. 낙하지점 예측 363.5. 한국형발사체에 기반한 소형발사체의 발사능력 및 투입성능 383.5.1. 요약 383.5.2. 연구의 활용성 394. 재사용발사체의 발사능력 추정 404.1. 재사용발사체의 필요성 및 설계 목표 404.2. 재사용발사체의 태양동기궤도 발사능력 424.2.1. 발사체 단 설계 및 설계변수 선정 424.2.2. 1단 해상바지선 착륙 시 발사능력 444.2.3. 1단 발사장 귀환 시 발사능력 454.2.4. 요약 455. 부스터 부착에 따른 대형발사체의 발사능력 475.1. 대형발사체의 필요성 및 설계 목표 475.2. 대형발사체의 지구 저궤도 수송능력 485.2.1. 발사체 단 설계 및 설계변수 선정 485.2.2. 고체로켓 부스터 부착에 따른 수송능력 515.2.3. 대형발사체의 발사비용 분석 535.2.4. 요약 546. 산화제에 따른 액체수소 발사체의 성능분석 556.1. 연구의 필요성 556.2. 액체산소/과산화수소 추진제의 활용성 566.2.1. 액체수소 엔진의 성능 576.2.2. 발사체 성능계산 방법론 596.2.3. 액체수소 발사체의 성능계산 결과 606.2.4. 요약 627. 결 론 637.1. 한국형발사체에 기반한 우주 발사체의 궤도 투입성능 637.2. 향후 연구 목표 65참고문헌 66Appendix 69
최근 본 자료
댓글(0)
0