KARI 한국항공우주연구원

우추진기관 시험설비는 액체엔진 독자 개발의 필수적인 요소이다. 그 동안 국내에는 고추력 엔진 시험이 가능한 대형 시험 설비가 없어 사실상 엔진 개발이 불가능했다. 국내에는 75톤급 액체로켓엔진 시험이 가능한 대형시험시설이 없어 설계‧해석 업무와 저추력 시험만을 진행하는 어려움이 있었다. 나로호 개발 당시 선행연구로 진행했던 30톤급 액체엔진의 핵심 구성품에 대한 성능 시험은 어렵게 해외 시험설비를 빌려 사용해야만 했다. 기술 유출을 꺼리는 해외 시험기관에 비싼 비용을 지불하며 해외 시험기관의 일정에 맞춰 시험 일정을 조정해야 했고, 축소형 모델로 성능 시험을 해야만 했다.

한국항공우주연구원은 나로호 발사 성공 이후, 나로우주센터에 한국형발사체(누리호) 추진기관 개발을 위한 시험설비가 구축했다. 한국형발사체 추진기관 시험설비는 엔진 구성품 시험설비 5종, 엔진 시스템 시험설비 4종, 단종합 시험설비 1종 등 총 10종으로 이 중에서 연소기 연소시험설비, 터보펌프 실매질시험설비, 3단 엔진 연소시험설비, 엔진 지상연소시험설비, 엔진 고공연소시험설비, 추진기관 시스템시험설비 등 6종은 나로우주센터에 들어섰다.

발사체 설계와 시스템 성능이 완벽한지 검증해야 하는 만큼 추진기관 시험설비는 실제 발사체 환경보다 더 정확하고 엄격한 규격과 성능이 요구된다. 엔진 구성품 개발부터 엔진 조립은 물론 성능 시험까지 수행할 수 있는 시험 설비를, 우리 기술로 구축했다.

추진기관 시험설비 구축에는 극저온 유체(액체질소 -196 ℃, 액체산소 –183 ℃) 및 초고압(공기, 질소, 헬륨 400기압) 정밀 제어 및 공급기술을 적용한 설비이다. 또한 국내 우수한 IT기술을 활용한 최신 제어/계측 시스템 구현으로 해외설비에 비해 시험운용 안전성 증대 및 제어/계측 정밀도를 향상시켰으며, 높은 단차(20m 이상) 구성을 위한 특수 토목 설계와 150톤 하중 및 진동에 견디는 건축물 구조를 적용했다.

추진기관 시험설비가 가동되면서 엔진 및 추진기관에 대한 성능 시험이 본격적으로 시작되었다. 엔진 구성품인 터보펌프, 연소기 등 엔진 구성품 시험에서부터 엔진 연소시험과 추진기관 종합성능시험 등이 진행됐다. 발사체 엔진 개발에 가속도가 붙었고 지속적인 엔진의 성능 시험을 통해 국내 독자기술로 고유의 75톤급 액체엔진이 탄생했다.

추진기관 시험설비는 한국형발사체(누리호) 개발 이후, 발사체 인증 및 엔진성능 개량 등에 지속적으로 활용할 계획이다. 발사체 양산단계에서 엔진 구성품, 엔진 전체 시스템 등에 대한 요구조건 만족을 점검하는 인증시험에 시험설비를 활용하며, 현 시험설비가 필요추력의 두 배 성능까지 시험이 가능하도록 설계되었기 때문에, 향후 75톤급 액체엔진의 성능개량 및 신형 엔진 개발에도 지속적으로 활용할 예정이다.