중소기업 전략기술로드맵 발사체 세부분야 환경분석

중소기업 전략기술로드맵 발사체 세부분야 환경분석

 

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<목차>

 

제1절 개요

1. 정의 및 필요성

2. 범위 및 분류

 

제2절 환경 분석

1. 시장 현황 및 전망

2. 기술개발 동향

 

 

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제1절 개요

1. 정의 및 필요성

 

가. 정의

 

(정의) 자체 추진기관에 의하여 인공위성이나 우주선 등을 우주공간에 진입시키는 인공우주물체를 의미하며, 본 세부전략 분야는 발사체의 설계·생산 기술 및 그에 따른 제품·서비스를 모두 포함

 

1) 우주 발사체는 다단계 로켓 시스템으로 구성되며, 추진력을 제공하는 1단계, 궤도로 물체를 배치하는 상단 단계로 구분

 

2) 주요 구성 요소로는 엔진 시스템, 추진제(액체/고체/혼합형), 항법 및 제어 시스템, 페이로드 페어링, 발사대 등이 포함

 

[ 발사체의 구성 ]

세부 기술	기술 내용
페이로드	발사체를 통해 운반하는 물체로, 위성, 탐사선, 우주선, 과학 장비 등을 포함
페어링	발사체의 상단부에 장착된 보호 덮개를 의미하며, 페이로드를 발사 중의 공기 저항, 열, 진동 등으로부터 보호
상단 스테이지	발사체의 마지막 추진 단계를 의미하며, 우주에서 궤적 조정 및 미세한 추진력을 제공함으로써 페이로드를 목표 궤도나 목적지로 이동시키는 역할 수행
중간 스테이지	일부 다단 발사체에서 사용되는 중간 추진 단계를 의미하며, 궤도에 더 가까이 도달하도록 지원하는 역할 수행
1단 추진체	발사체의 첫 번째 추진 시스템을 의미하며, 대기권을 벗어날 때까지 가장 큰 추력을 제공하면서 발사체를 가속하는 시스템
추진 시스템	발사체를 움직이게 하는 동력 시스템으로 엔진과 연료 공급 시스템으로 구성
연료 탱크	연료와 산화제를 저장하는 공간을 의미하며, 엔진에 필요한 연료와 산화제를 공급하는 역할을 담당
기체 구조	발사체의 물리적 구조를 형성하는 외부 및 내부 프레임을 의미하며, 로켓의 무게를 지탱하고 공기역학적 안정성을 제공하는 역할을 수행
유도 및 제어 시스템	발사체의 비행 경로를 제어하고 안정성을 유지하는 시스템으로 발사체가 목표 궤도에 도달할 수 있도록 실시간으로 계산 및 조정하는 역할 수행

 

나. 기술 개발 필요성

 

글로벌 우주 시장의 확대와 우주발사체 기술 경쟁 심화

1) 우주발사체는 글로벌 우주 경제의 핵심 인프라로, 저궤도 위성 통신망 구축, 우주 탐사, 우주 자원 개발 등 다양한 우주 산업에서 필수적인 역할을 담당

 

2) 글로벌 우주 시장이 연평균 7% 이상의 성장률을 기록하며 급성장하고 있으며, 발사체의 고효율화 및 상업적 활용 확대가 기술 개발의 주요 이슈로 부상

 

3) 미국의 스페이스X, 유럽의 아리안스페이스, 중국의 CNSA 등 주요 국가와 민간 기업들이 초소형 발사체, 재사용 발사체 등 기술 경쟁을 통해 시장 주도권을 확보하기 위한 노력을 강화 중

 

4) 우주산업은 기술력이 경쟁력으로 직결되며, 국제 우주산업 시장의 성장 가능성과 이로 인해 촉발되는 다양한 유무형의 부가가치를 고려할 때 국내 우주산업의 국제 경쟁력을 확보하기 위해 고도화된 우주발사체 기술 개발 시급

 

기술적 혁신 요구와 재사용 발사체 개발 중요성

1) 기존 1회용 우주발사체의 경제적 부담과 한계를 극복하기 위해 재사용 발사체에 대한 기술 개발이 새로운 글로벌 R&D 트렌드로 안착

 

2) 스페이스X의 재사용 로켓은 발사 비용을 기존 대비 30% 이상 절감하며 상업적 성공 사례로 평가되고 있음

 

3) 발사체 경량화, 엔진 효율 증대, 스마트 자율비행 기술 등 기술적 혁신을 통해 발사 비용을 절감하고 발사체의 신뢰성과 안전성을 동시에 확보하는 것이 중요함

 

4) 국내 기술 기반의 재사용 발사체 및 초소형 발사체 기술 개발로 자립적인 우주 발사 인프라 구축 필요

 

우주발사체 개발의 사회적, 경제적 파급 효과

 

1) 우주발사체는 위성 발사 서비스를 중심으로 다양한 산업적 수요를 창출하며, 관련 제조업 및 부품 산업의 동반 성장을 견인

 

2) 국방 및 안보 측면에서 자국 발사체 기술의 확보는 전략적 독립성을 강화하고 국가 안보를 확보하는 데 기여

 

3) 저궤도 위성 기반 통신망의 구축 및 운영으로 스마트시티, 5G 네트워크, 원격의료 등 첨단 산업에서 혁신적 성과를 창출할 수 있는 기반 제공

 

4) 우주발사체 기술 개발은 과학기술 경쟁력 강화와 청년 일자리 창출에도 기여하며, 장기적으로 국가 경제의 신성장 동력으로 자리매김

 

환경적, 규제적 요구와 지속 가능한 우주 발사체 개발 필요

 

1) 지속 가능한 우주 활동을 위한 환경 규제가 강화되며, 탄소 배출을 줄이고 우주 쓰레기 발생을 최소화하는 친환경 발사체 기술 요구 증가

 

2) 전 세계적으로 발사체 발사를 둘러싼 국제 규제와 협약 준수를 위한 기술적, 운영적 대응 필요

 

3) 친환경 연료 개발, 소형 위성 전용 발사체, 발사체 잔해 관리 기술 등이 미래 우주산업에서 중요한 요소로 부각됨

 

4) 국내 발사체 기술 개발 시 국제 기준 및 환경적 요구를 충족하는 설계 및 운영 체계 확보 필요

 

2. 범위 및 분류

 

가. 가치사슬

 

발사체 산업 생태계는 설계, 제조, 조립, 시험, 발사, 운영, 유지보수 단계로 구성되며, 고도의 정밀성과 안전성이 요구되는 구조로, 우주 산업 및 방위 산업에서 필수적인 역할을 담당

 

1) (후방산업) 발사체 제조에 필요한 원료 및 부품을 공급하는 단계로, 항공우주 재료 산업, 전자 부품 산업, 추진제 및 화학 산업 등이 해당하며 발사체 제작의 핵심 재료와 부품을 제공

 

2) (전방산업) 완성된 발사체를 활용하여 우주 탐사, 위성 발사, 국방 및 상업적 응용을 수행하는 단계로, 우주 산업, 통신 및 정보 산업, 국방 산업 등이 포함

 

[ 발사체 분야 산업구조 ]

후방산업	정보통신 서비스	전방산업
초고강도 합금, 복합재료, 액체 및 고체 추진제, 고정밀 전자 부품, 제어 시스템, 열 차폐 소재 등	발사체 본체, 추진 시스템, 항법 및 제어 시스템, 페이로드 구조물, 재사용 기술 및 시스템 등	위성 통신 및 네트워크 산업, 우주 탐사 및 과학 연구, 지구 관측 및 기후 모니터링 산업, 국방 및 보안 산업 등

 

[ 「발사체」 분야 중소기업 R&D 참여 적합 영역 ]

 

 

나. 용도별 분류

 

위성 발사용 우주발사체

 

1) (통신위성용 발사체) 지구 저궤도(LEO), 중궤도(MEO), 정지궤도(GEO) 등에 통신위성을 배치하여 글로벌 통신망 구축 및 데이터 송수신에 활용

 

2) (정찰위성용 발사체) 군사 및 안보 목적으로 고해상도 정찰위성을 궤도에 투입하여 정보 수집과 분석을 지원

 

3) (지구관측위성 발사체) 환경 변화, 기후 모니터링, 자원 탐사 등을 위해 고해상도 이미지를 수집하는 지구관측위성의 발사에 활용

 

화물 운송 및 보급용 우주발사체

 

1) (우주정거장 보급용 발사체) 국제우주정거장(ISS) 및 기타 궤도 기지에 필요한 물자와 장비를 운송하기 위한 화물 발사에 사용

 

2) (무인 보급선) 유인 우주 임무 또는 무인 기지에 필요한 장비와 보급품을 공급하기 위한 무인 발사체에 활용

 

유인 우주 탐사용 우주발사체

 

1) (궤도 비행용 발사체) 지구 저궤도에 인간을 안전히 운송하기 위해 설계된 발사체로 우주비행사의 임무 수행을 지원

 

2) (달 탐사용 발사체) 달 궤도와 표면 탐사를 목표로 유인 임무를 수행하기 위한 발사체에 적용

 

3) (행성 탐사용 발사체) 화성 등 태양계 내 다른 행성을 탐사하기 위한 유인 우주 탐사 임무에서 사용

 

과학 탐사용 우주발사체

 

1) (대형 관측 장비용 발사체) 우주 공간에서 천문학적 데이터를 수집하는 허블, 제임스 웹 망원경과 같은 대형 관측 장비의 발사에 사용

 

2) (과학 장비 운송용 발사체) 중력 환경, 우주 방사선, 미세 중력 실험 등을 위한 과학 장비를 우주로 운송

 

3) (심우주 탐사용 탐사선) 외행성, 소행성, 혜성 등 심우주에 대한 과학 연구를 위한 탐사선 발사에 활용

 

상업 및 민간 우주활동용 우주발사체

 

1) (상업 위성 발사) 민간 기업의 통신 및 데이터 위성을 궤도에 올려 상업적 활용을 지원

 

2) (우주 관광) 민간 우주 비행사를 위한 저궤도 또는 고궤도 우주 관광을 목표로 설계된 발사체에 적용

 

3) (소형 위성 발사) 스타트업 및 민간 연구기관의 초소형 위성과 큐브위성을 위한 전용 소형 발사체에 활용

 

국방 및 전략적 목적 우주발사체

 

1) (군사 위성 발사) 군사 통신, 정찰, 조기 경보 등을 위한 군사 목적 위성을 궤도에 올리기 위한 발사체

 

2) (우주 무기 체계) 잠재적 위협에 대비하거나 전략적 우위를 확보하기 위해 개발되는 무기체계와 연계된 발사체

 

3) (우주 환경 감시) 우주 쓰레기, 위협적인 물체 등을 탐지 및 추적하기 위한 군사적 감시 위성 발사에 사용

 

 

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제2절 환경 분석

1. 시장 현황 및 전망

 

가. 개황

상업용 발사체 수요 확대와 민간 우주산업의 성장

 

- 민간 우주기업의 활성화와 국가 우주개발 계획의 확대에 따라 상업용 발사체 시장이 급속히 성장하는 추세

- 저비용, 고효율 발사 서비스를 제공하는 소형 발사체가 주목받으며, 특히 스타트업과 중소기업들이 우주 사업에 참여하는 진입 장벽을 낮추는 역할을 하고 있음

- 스페이스X, 블루오리진 등의 기업이 시장의 중심을 차지하며, 이와 동시에 새로운 기업들이 혁신적인 기술을 도입해 경쟁 구도를 형성하고 있음

- 위성군(Satellite Constellation) 구축을 위한 소형위성 발사 수요 증가로 인해 발사체의 사용빈도가 높아지고 있음

 

우주발사체 기술의 재사용성과 경제적 효율성 강화

 

- 발사 비용 절감과 환경적 지속 가능성을 목표로 재사용 가능한 발사체 기술이 주요 트렌드로 자리 잡고 있음

- 스페이스X의 재사용 로켓 성공 사례는 시장의 변화를 주도하며, 다른 기업들도 재사용 기술 개발에 박차를 가하고 있음

- 비용 경쟁력이 강화됨에 따라 소형 위성과 개인 연구용 발사 서비스를 포함한 다양한 수요층이 확대되고 있음

- 아시아 시장에서도 재사용 발사체 개발을 통해 글로벌 경쟁력을 강화하려는 움직임이 포착되고 있으며, 특히 중국과 인도의 경쟁이 치열해지고 있음

 

한국 우주발사체 시장의 도약과 정부 주도 사업 확대

 

- 한국 정부의 누리호(KSLV-II) 성공 발사 이후 국내 발사체 기술에 대한 신뢰가 상승하며, 국제 협력 및 수출 가능성 확대 중

- 2030년까지 달 탐사와 화성 탐사를 목표로 하는 한국형 우주 탐사 계획이 관련 시장의 촉진제로 작용

- 국내 우주 스타트업들이 민간 발사체 시장에 진입하면서 기존 항공우주기업과의 협업 강화

- 국산화율을 높이고 핵심 기술을 확보하기 위한 정부의 R&D 지원과 민간 투자 유치 가속화

 

나. 관련 시장 규모 및 전망

 

󰊱 세계 시장

 

우주발사체의 세계 시장 규모는 7년간 연평균 성장률 9.1%로 증가하며 ’22년 약 4,965.95백만 달러에서 ’28년 8,514.78백만 달러 규모로 성장할 것으로 전망

 

- 재사용 가능한 발사체, 3D 프린팅 기술 활용 로켓 엔진 또는 부품, 회전 발사체, 휴대용 우주 발사체 등이 발사체에 대한 핵심기술로 작용하면서 우주 개발 비용이 크게 감소하여, 관련 수요 확대

 

[ 발사체 세계 시장 규모 및 전망 ]

 

(단위: 백만 달러, %)
구분	’22년	’23년	’24년	’25년	’26년	’27년	’28년	CAGR (’22년~’28년)
세계시장	4,965.95	5,463.09	6,010.00	6,556.91	7,153.59	7,804.57	8,514.78	9.1%
출처: Rocket Propulsion Market 2024 to 2030_RESEARCH AND MARKETS(’24.10)

 

󰊲 국내 시장

 

우주발사체의 국내 시장 규모는 7년간 연평균 성장률 3.2%로 증가하며 ’22년 약 2,997억 원에서 ’28년 3,629억 원 규모로 성장할 것으로 전망

 

- 한국형 발사체 누리호(KSLV-II)의 성공은 발사체에 대한 국내 기술 자립도를 높이고 우주 발사체 시장에서의 신뢰를 구축하였으며, 국방 및 민간 우주개발을 촉진하기 위한 법적·제도적 기반이 강화되면서 발사체에 대한 국내 시장 규모가 확대되는 요인으로 작용

 

[ 발사체 국내 시장 규모 및 전망 ]

(단위: 억 원, %)
구분	’22년	’23년	’24년	’25년	’26년	’27년	’28년	CAGR (’22년~’27년)
국내시장	2,997	3,094	3,194	3,298	3,405	3,515	3,629	3.2%
출처: 연구진 작성(2023 우주산업 실태조사_과학기술정보통신부/한국연구재단/한국우주기술진흥협회(’23.12) 참고) 주 : ’22년 기준 국내 우주분야 활동금액 총액에서의 ‘위성활용 서비스 및 장비’ 분야 비중 65.1%, ‘위성체 제작’ 분야 비중 17.6% 활용

2. 기술개발 동향

가. 개황

 

초소형 위성 수요 증가에 따른 고효율 발사체 개발 필요성

 

- 위성 소형화와 상업적 활용 증가로 인한 초소형 위성 발사 수요 급증

- 기존 대형 발사체 중심의 발사 시장에서 소형 발사체 및 재사용 가능 발사체로의 전환 필요

- 중소형 위성 다수 발사를 가능하게 하는 소형 발사체 기술 개발을 통해 발사 비용 절감과 효율성 증대

- 발사체 기술 국산화를 통한 해외 기술 의존도 감소 및 독립적 우주 개발 역량 확보

 

글로벌 우주 경제 성장과 발사 기술 경쟁 심화

 

- 우주 개발이 민간 주도로 확대되면서 글로벌 우주 경제 규모가 급격히 성장하는 추세

 * 미국, 중국, 유럽 등 주요국이 발사체 기술 고도화를 통해 시장 선점 경쟁 심화

- 재사용 가능 발사체와 같은 혁신적 기술이 시장에서 차별적 경쟁력으로 작용

- 국가 간 기술 경쟁력 확보를 위해 초고속 추진체, 경량화 소재 및 고성능 엔진 개발 필수

 

발사체 기술의 다목적 활용 가능성과 사회적 파급 효과

 

- 군사 및 상업용 위성뿐 아니라 통신, 관측, 탐사 등 다양한 분야에 발사체 활용 확대

* 지구 환경 모니터링, 재난 관리, 농업, 물류 등 사회적·경제적 활용가치 증대

- 발사체 기술 확보로 우주 탐사, 달·화성 등 심우주 개발 참여 가능성 증대하고 있으며, 관련 기술이 항공, 국방, 소재 공학 등 다른 산업군으로 기술 전이 가능

 

환경적·규제적 요구에 부합하는 지속가능한 발사체 기술 필요성

 

- 발사체 발사 시 환경오염 최소화를 위한 친환경 연료 및 저공해 추진 기술 개발 필요

- 우주쓰레기 문제를 해결하기 위한 발사 후 잔해 처리 및 궤도 청소 기술 필요

- 국제 우주 개발 협약 및 규제에 부합하는 기술 개발 수요 상승

 

나. 주요 기술개발 동향

 

󰊱 해외 기업

 

로켓 회수 및 재활용 기술 등 발사 비용 절감을 위한 기술 중심 R&D 추진을 통해 소형·군집 위성 운영에 대한 수요 대응력 향상에 집중

 

- (스페이스 X) 로켓 재활용을 통한 발사 비용 절감은 모든 연료를 소비하면 분리되어 해상 추락 또는 대기 중 연소되는 기존 로켓과 달리, 재점화가 가능한 엔진, 로켓의 자세조정 기술, 무인선 위치고정 기술 등을 통해 분리된 로켓을 발사장에 재착륙시켜 손상 없이 회수하여 재사용함으로써 발사 비용 절감 가능

*(Falcon 9) 추력 조절 및 재점화가 가능한 Merlin 엔진을 사용하여 역추진 방식을 통해 동일한 부스터로 최대 16회의 재사용 기록을 세우며 재사용 방식을 상업적으로 성공

*(Falcon Heavy) 부스터를 CCB(Common Core Booster) 형태로 조합하여 추력을 증가시킨 발사체로 중대형 우주수송 임무에도 적용 중

*(Starship) 현재 개발 중인 초대형 완전 재사용 발사체로 화성에서 현지 자원조달(ISRU)을 위한 메탄-액체산소를 추진제로 사용

 

- (로켓랩) 세계적으로 증가하고 있는 소형위성 발사 서비스에 대한 수요를 기반으로, 신속･저렴한 가격으로, 초소형 위성들을 군집 운영하는 새로운 위성산업 생태계의 발사 서비스 요구에 부응

*(Electron) 1단에 케로신-액체산소를 추진제로 하는 9개의 Rutherford 엔진을, 2단에 진공 버전의 엔진 1개, 3단은 Curie 엔진을 적용하여 투입성능을 높이는 형태를 취함

*(Neutron) 메탄-액체산소 추진제를 사용하는 다단 연소사이클 엔진인 Archimedes 엔진 9기를 적용한 대형 발사체로 ’24년부터 개발 예정

 

- (Relativity Space) 3D 프린팅으로 발사체를 제작하는 스타트업으로 ’23년 Terran 1 발사체 95%를 3D 프린팅으로 제작하여 발사하였으나 2단 엔진 점화 불량으로 실패

*(Terran R) Terran 1을 지속적으로 발사하기보다는 재사용 형태의 대형발사체인 Terran R 개발로 전환하여 ’26년 출시를 목표로 함

*(Stargate) 추진제 탱크나 에어프레임 등의 대형 구조물을 금속와이어를 적층하는 3D 프린팅 방식으로 제작하는 장비로 60일 이내에 발사체 1기를 제작하는 것을 목표로 설정

 

- (블루 오리진) 설립 이후 준궤도 발사체인 뉴 셰퍼드(New Shepard) 개발 후, 현재 대형발사체인 뉴 글랜(New Glenn)을 개발 중

*(뉴 셰퍼드) 가스사이클인 BE-3 엔진을 이용하여 우주 관광 목적으로 개발 중에 있으며, 재사용을 위한 수직형 착륙에 성공한 최초의 발사체

*(뉴 글랜) 액체산소와 매탄을 추진제로 사용하는 산화제 과농 다단연소사이클 엔진인 BE-4를 적용한 2단형 발사체로, 최소 25회의 재사용을 목표로 개발 중

 

- (스핀 론치) 로켓을 탑재한 팔(arm)을 회전시켜 우주를 향해 날리는 발사 기술인 스핀 론치 시스템을 개발하고 있으며, 이 방식을 활용할 경우 기존의 발사 방식 대비 필요 연료 70% 정도 절약 가능

 

- (유엘에이) 군사위성 부분에서 NASA를 대체하기 위한 EELV(Evoloved Expendable Launch Vehicle) 사업을 주력으로 태동하였으나, Space X 대비 경쟁력을 잃게 되어 현재는 NASA의 아르테미스 프로젝트용 발사체인 SLS에 집중

*(Vulcan) Space X와의 발사단가 경쟁에서 뒤처지는 부분을 만회하기 위하여 1단 엔진부만 분리·귀환시키는 방식의 SMART reuse* 기술 연구 중

*Smart reuse : 1단 전체가 아닌 엔진부분만 분리시켜 낙하산을 이용해 감속한 후 헬리콥터로 공중 견인

 

- (Firefly) 동급 대비 최소의 발사비용으로 최대의 페이로드 중량을 실어 궤도에 올리기 위해 소형발사체 Alpha 개발

*Alpha 발사체는 보다 많은 페이로드를 탑재하기 위해 모든 동체를 고강도 경량소재인 탄소섬뮤 직물 복합재로 제작되었으며, 특히, 극저온 액체산소를 저장하는 산화제탱크도 금속재 라이너 없이 탄소섬유 복합재 만을 이용하여 제작

 

- (Cimarron Composites Co.) 가압 액체질소 환경에서 15,000 με의 변형률 성능을 갖는 Type V 탄소섬유 강화 복합재 압력용기 개발

*연료 탱크는 직물 복합재와 일방향 와인딩 섬유, 자체 제작한 레진을 이용하여 제조

*적용된 복합소재는 액체산소, 액체수소 또는 액체메탄과 같은 극저온 환경에서 미세균열의 발생 없이 우수한 성능 발휘

 

- (iSpace) 지구저궤도(LEO)에 1.9톤을 투입할 수 있는 2단형 액체로켓인 Hyperbola-2 및 수직 착륙방식의 재사용 발사체 Shian Quxian 3 개발 중

*(Hyperbola-2) 발사체 1단의 JD-1 엔진에 액체 메탄과 액체 산소를 적용했으며, 2020년 5월 첫 번째 지상연소시험을 성공적으로 수행

*(Shian Quxian 3) 지구 궤도 탑재량 14톤인 수직착륙 방식의 재사용 발사체로 SpaceX의 Falcon 9, Falcon Heavy와 설계 및 기능이 유사, 2024년 이후 발사 예정

 

- (LandSpace) 2023년 7월 메탄 추진제 기반의 발사체 ZQ-2의 발사에 성공

*(ZQ-2) iSpace의 JD-1 엔진과 마찬가지로 액체메탄･액체산소 추진제를 사용하는 TQ-12 엔진을 적용하여 태양 동기 궤도(SSO)에 1.5톤의 투입성능을 확보

 

- (Deep Blue Aerospace) 2017년 설립되어 현재 액체산소-케로신 방식의 추력 20톤급 Leiting-20 엔진을 사용하는 Nebula-1 로켓을 개발 중

*Nebula-1) 지구저궤도(LEO) 2톤급 발사체로 2024년에 첫 발사가 계획되어 있으며, LEO에 4,500kg을 투입할 수 있는 Nebula-2도 개발 중

 

- (Galactic Energy) 2020년 첫 궤도 투입에 성공한 회사로 현재 Ceres-1, Pallas-1, 2 개발 중

*(Ceres-1) 고체 1~3단 및 하이드라진 추진제 계열의 4단 엔진을 적용하는 발사체이며, 태양동기궤도(SSO) 500km에 300kg을 투입할 수 있는 성능을 보유

*(Pallas-1) 케로신(RP-1)과 액체산소를 사용하여 700km 태양동기궤도(SSO)에 약 3톤을 투입할 수 있는 중형급 발사체로 수직이착륙 방식의 재사용을 계획 중

 

- (아리안 스페이스) 유럽 10개국 53개사가 공동으로 출자하여 설립된 아리안 스페이스는 재점화가 가능한 ‘빈시(Vinci) 엔진’ 개발을 통해 차세대 발사체 아리안 6 개발 중

*(아리안 6) 2010년대 초반부터 아리안 5의 대체 발사체로 구상되었으며, 제작에는 유럽 각국이 참여 중

*(Prometheus 엔진) 유럽의 차세대 우주발사체 엔진으로 Vulcain 엔진의 1/10 비용과 재사용을 목표로 개발 중

 

- (Skyrora) ’22sus 10월 시험발사에 실패했던 Skyrora L에 적용되었던 과산화수소

*케로신 엔진을 활용하여 3단형 발사체 Skyrora XL를 새로 개발 중

 

- (Orbex) 현재 LPG-액체산소를 추진제로 사용하는 소형 발사체 Prime을 개발 중이며, SSO 500km에 150kg을 투입하는 것을 목표로 ’23년 초도발사 예정

 

- (Hylmpulse) 하이브리드 추진 소형발사체 개발회사이며, ’24년 발사를 목표로 최대 500kg 페이로드를 지구 저궤도에 올리기 위하여 3단 하이브리드 로켓 ‘SL-1’ 개발 중

 

- (Rocket Factory Augsburg(RFA)) 소형발사체 개발 업체로 RFA One 발사체를 개발 중이며, ’21년 7월 엔진의 연소시험을 성공하였으며, ’24년 발사 목표

 

- (Isar Aerospace) 프로판-액체산소를 추진제로 하는 Aquila 엔진을 사용하여 LEO-1,000kg 투입성능을 가지는 3단 소형발사체 Spectrum을 개발 중

 

- (PLD Space) 케로신-액체산소 추진제를 사용하는 Miura 5를 개발 중이며, 최대 3회 재사용을 목표로 2019년 4월 낙하산 낙하시험을 수행하여 재사용에 대한 연구를 추진 중에 있으며, ’24년 말 초도발사 예정

- (미쓰비스 중공업) 일본항공우주연구개발기구(JAXA)로 부터 기술을 이전받아 ’07년부터 H2A와 ’13년 이를 대형화한 H2B 발사 서비스를 운영 중 에 있으며, 최근 차세대 로켓 H3 개발을 진행 중

- (IHI 에어로스페이스) 소형발사체 개발 전문기업으로 S-520 로켓을 2단 또는 3단으로 개조한 SS-520로켓 개발하였으며, 최근에는 JAXA에서 개발했던 Epsilon 발사체를 기반으로 신형 발사체인 Epsilon S 개발 중

*’17년 발사된 SS-520 4호는 큐브샛을 저궤도에 올리는데 실패하였으나, ’18년 SS-520 5호는 ‘다스키’라는 큐브샛을 타원궤도에 올리는 임무에 성공

*Epsilon S는 ’23년도 발사 예정이었지만 ’23년 7월 2단의 지상 실험에서 폭발이 있어서 차후 발사 예정은 미정

 

- (인터스텔라 테크놀로지) ’06년부터 액체산소와 연료를 사용하는 준궤도 과학로켓 ‘모모’ 개발 중

*인터스텔라는 시험발사를 계속 진행 중에 있으며, 2차례의 시험발사가 모두 실패하였으나, 2차례의 발사 실패를 분석하고 모모 3호기 개발에 돌입

 

󰊲 국내 기업

 

(국내 대기업) 한국형 발사체 누리호를 중심으로 엔진, 탱크 등 주요 구성품과 관련 부품 및 소프트웨어, 시험설비 등에 대해 R&D 추진 중이며, 차세대 발사체에 대한 기술역량 확보를 위해 노력 중

 

- (한화에어로스페이스) 우주발사체 엔진 분야에서 국내에서 독보적인 기술을 바탕으로 한국형 발사체 누리호에 장착되는 총 6기의 엑체로켓 엔진과 공급계 밸브, 자세제어시스템, 추진기관 시험설비를 비롯한 핵심부품 생산 중

*누리호가 우주로 뻗어 올라갈 힘을 내는 75톤급 액체 추진 로켓 엔진을 제작하였으며, ’27년까지 총 4차례에 걸치 추가 발사를 통해 발사체 기술의 고도화는 물론 우주산업 생태계 구축 주도

*또한, 누리호의 후속 프로젝트로 예정된 차세대발사체 개발을 위해 핵심 구성품의 국산화, 소재 경량화 등 핵심 기술역량을 확보하기 위한 연구개발 진행

 

- (한국항공우주산업) 누리호 발사체 중 가장 중요한 부분을 차지하는 1단 추진체 탱크인 연료 탱크와 산화제 탱크 제작

*추진체 탱크 제작의 핵심 공정인 알루미늄 합금 원판을 스피닝(spinning) 장비로 균일하고 얇게 펴 돔 형태로 제작하는 기술확보

 

- (두산에너빌리티) 산업의 기초소재인 주단조에서부터 원자력, 화력 등의 발전설비, 해수담수화플랜트, 환경설비 등을 제작하는 기업으로 우주발사체와 관련해서 KSLV-II 발사체용 고압용기 개발을 추진

 

(국내 중소기업) 정부 주도의 R&D가 추진되고 있으며, 대기업 수요에 따른 장비·부품·소재 중심의 기술개발 중

 

- (한양이엔지) ’90년대 후반 국내 첫 액체연료 발사체인 KSR-III 기반 설비 개발에 참여한 이후 액체연료 발사체 설비 및 발사체 엔진 관련 부품을 주로 생산

*누리호 사업에서 추진제와 가스류 등을 지상에서 공급하기 이한 구조물인 ‘엄빌리칼 타워’와 열제어·화재 안전 시스템, 발사대 추진제 공급설비 개발에 참여

*최근에는 한국항공우주연구원과의 협력을 통해 국내 최초로 3D 프린팅 기술이 적용된 1톤급 액체매탄 엔진 연소기 제작

*한양이엔지의 우주산업 매출액은 전체 매출액의 2~3% 정도로 크지 않은 편이나 우주산업의 발전을 위해 약 110명의 우주 관련 인력을 유지

 

- (단암시스템즈) 한국항공우주연구원이 주관하는 한국 최초의 우주발사체 나로호 개발사업에 시작 단계부터 참여하여 원격측정장치, 비행종단 시스템, FR송신장치 등을 개발

*주요 장치들의 정상 작동유무와 산소탱크, 연료탱크 등의 데이터를 수치화해 지상관제 센터에서 컨트롤 할 수 있게 하는 통신시스템인 원격측정장치 개발

 

- (대화항공산업) 우주 항공분야 판금 부품에 대한 국내 최대 제작사로서 누리호 및 차세대 발사체 부품 개발 사업*에 참여 중

*누리호 및 차세대 발사체에 소요되는 동체 강성 보강 구조 개발 사업 (2019~), 대형 위성 및 우주 탐사 차세대에 소요되는 연료 탱크 부품 개발 사업 (2023~)

*(한국형 발사체 참여) TLV 후반동체 FM/DM 스트링거, 페이로드 지지부 EM/FM 스트링거, 탱크연결부 QM/FM, 후방동체 DM 상부실린더 및 상부실린더 스트링거, 엔진지지부 상단조합체 FM 스트링거 등 관련 기술개발 추진

 

- (비츠로넥스텍) 한국형발사체 (KSLV-II)개발 사업에 연소기, 가스발생기 터빈배기부, 고압유연 배관 등 엔진 주요 구성품을 제작 납품 차세대 발사체 사업 참여 및 금속 3D프린터를 이용한 주요 부품 제조공정 개발에 성공

*달탐사 등을 위한 고성능 로켓엔진 개발사업에 참여하여, 엔진 컴포넌트 제조 설계 및 공정개발 등 기술 향상을 위해 노력 중

 

󰊳 국내 연구개발 기관

 

[ 정보통신 서비스 주요 연구조직 현황 ]

분류	연구 분야
한국항공우주연구원	태양동기궤도에 직접 투입할 수 있는 3단형 발사체 개발 다단연소 사이클 엔진 선행 연구개발 고도의 기술로 추진제 탱크 개발
한국표준과학연구원 (첨단측정장비연구소-원자물성측정팀)	초고진공 저온 주사 터널링 현미경 및 초고진공 변온 원자 힘 현미경 기반 전자소재 미시 물성 측정기술 개발 반도체 불순물 원자의 거동과 전자구조 연구 나노물질 구조 및 전자특성 열전 측정기술 개발 DFT(밀도함수론) 기반 전자구조 분석

 

주요 기술개발 동향

 

- 한국항공우주연구원

*우주발사체 개발능력 확보를 위하여 1.5톤급 실용위성을 지구저궤도에 투입시킬 수 있는 발사체 기술개발

*나로호는 국가우주개발계획에 따라 국내 우주 발사체의 독자 개발을 위한 시초로 위성 발사체 시스템 설계 및 제작 시험, 위성의 궤도 투입 기술 및 발사 운용기술 확보, 위성 발사체 관련 설비·장비 개발 및 구축이 진행

 

- 한국표준과학연구원

*극한환경에서 녹는점이 높은 내열금속소재에 대한 안정적인 설계를 위해 3,000K 이상의 초고온 환경에서 내열소재의 열물성을 정밀 측정할 수 있는 기술 개발

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