우주발사체의 상단 엔진 개발 동향

초록

발사체의 목적과 임무에 따라 많은 상단 엔진이 개발 및 운용되고 있다. 본 연구에서는 과거와 현재에 개발된 해외 상단 엔진의 특징과 성능을 조사하였다. 과거 발사체의 상단 엔진은 하이드라진과 케로신 추진제을 주로 사용한 반면, 최근 추세는 액체 수소와 케로신 추진제를 주로 사용한 것으로 조사되었고 액체 메탄을 이용하는 상단 엔진도 활발히 개발이 이루어지고 있다. 케로신 추진제는 우주 개발 초기부터 많은 엔진이 개발되어 왔고, 이런 경험을 바탕으로 현재 생산되는 케로신 기반 상단 엔진은 이론 상 최대 성능에 근접한 것으로 보인다. 액체 수소를 이용하는 상단 엔진은 현재 운용되는 많은 상업용 대형 발사체의 상단 엔진으로 사용되고 있으며, 팽창기 사이클을 사용하는 엔진이 대세를 이루고 있다. 액체 메탄 또한 경제성과 생산성을 기반으로 활발하게 연구가 진행 중이다. 뉴스페이스 시대에 발사체 시장에는 민간 기업이 활발하게 참여하고 있으며, 정부와 기업이 연계하여 차기 발사체와 엔진을 개발하는 사례도 다수 있다.