과제 종료 시점에서 국내 발사체 개발 민간기업이 실제 활용할 수 있는 우주발사체 임무설계·성능해석을 위한 통합 소프트웨어를 개발한다. 개발 소프트웨어는 외산 SW와 벤치마킹, 민간기업 보유 시험·발사 데이터를 통한 검증 등 다양한 방법으로 신뢰성을 검증한다. 우주발사체의 임무궤적 설계 외에 단 설계 등과 다양한 성능해석 기능을 포함하는 범용 SW로 개발한다...
발사체 설계
임무 설계
비행 분석
비행 궤적
2
주관|
2023년 3월-2026년 12월
|1,200,000,000원
범용 우주발사체 임무설계 및 성능해석 통합 SW 개발
1. 주요 기능
▶ 비행 시뮬레이션 및 최적화: 우주발사체 3자유도, 6자유도 모델의 비행 시뮬레이션과 제약조건 아래의 최적화를 수행한다. 다른 애플리케이션을 위한 공용 SW 엔진 역할을 하며, 기존 LAFLAS를 기반으로 확장 개발한다.
▶ 임무궤적 설계: 발사체의 사양과 목표 궤도 등이 주어지면, 각종 비행 환경상의 제약조건과 비행 안전상의 제약조건을 만족하는 동시에 궤도투입 성능을 최적화하는 발사체의 비행 궤적과 제어 입력을 결정한다. 기존 LAFLAS 소프트웨어의 “임무설계 모듈”을 기반으로 확장·개선한다.
▶ 단·형상 설계: 다양한 형태의 발사체 단수·형상 및 비행 조건에서 다분야 통합 최적 설계를 수행한다. 이를 통해 최적으로 주어진 임무를 완수하는 발사체의 시스템 구성을 설계한다.
▶ 고급 임무설계: 재사용 발사체, 공중발사 등 확장된 임무설계를 지원하여, 다양한 형태의 발사체를 대상으로 넓은 임무설계의 범주를 확보한다.
▶ 정확도·안전 분석: 바람, (비)추력, 자세각, 연소시간 등 다양한 오차 요인에 의한 각 단의 낙하점·궤도 투입 오차 분석, 발사 Go/No-Go 결정 조건 등을 분석하는 여러 통계적 방법론을 제공한다.
▶ 가시화·후처리: 설계·해석 결과의 효과적인 가시화로 사용자를 지원하고, 각종 리포팅을 통해 추가 분석에 필요한 데이터를 제공한다.
2. 과제 종료 시점에서 민간기업이 활용할 수 있는 SW 개발
▶ 국내 민간 발사체 기업 3사와 수요자 참여형 연구개발체계를 구축해 기업의 실제 요구를 반영한다.
▶ 검증된 기존 소프트웨어(LAFLAS)를 기반으로 핵심 구성품의 정밀 모델을 추가 개발하고, 외상 SW와 비교분석 및 실제 데이터를 통한 검증으로, 민간기업이 믿고 실제 설계에 적용하는데 필요한 신뢰성을 확보한다.
▶ 브랜치 커버리지 등 소프트웨어 동적 테스팅 분석을 통해 소프트웨어 구현의 신뢰성을 개선한다.
3. 발사체 개발의 전 주기를 지원하는, 다양한 임무설계를 위한 범용 SW 개발
▶ 다양한 발사체 형상 지원: 단, 형상, 발사 방법, 추진 연료 등
▶ 설계 임무 확대: 임무궤적, 단·형상, 재사용, 복수 탑재체, 타 천체 임무 등
▶ 정확도·안전 분석을 위한 다양한 분석 도구 제공
▶ 발사체 개발 전 주기 지원: 개념설계, 상세설계, 발사운용
본 과제는 소형 위성을 우주로 보내는 데 사용되는 소형발사체의 마지막 추진 단계인 상단 엔진을 고성능으로 개발하는 연구임. 이 상단 엔진은 위성을 정확한 궤도에 올려놓는 중요한 역할을 수행하며, 이번 연구를 통해 더욱 강력하고 효율적인 엔진을 만드는 것이 목표임.
연구 목표는 500kg급 위성을 지구 저궤도(SSO, 500km 이상)로 발사할 수 있는 소형발사체의 2단에 사용 가능한 고성능 상단 엔진(QM급)을 개발하는 것임. 핵심 연구 내용은 엔진 요구조건을 반영하여 실질적으로 설계 및 시험이 가능한 엔진 시스템을 설계하고, 구성품의 개념설계 및 상세설계를 착수함. 또한, 엔진 시스템 해석 및 구성품 성능 예측, SDR 결과 반영을 통한 설계 보완 및 예비설계를 수행하며, 비행용/지상용 엔진의 3D CAD 모델(안)을 도출하고 구성품 초도 제작을 통해 제작성을 확인하는 것임. 기대 효과는 경량화, 저비용, 고성능 소형발사체 상단엔진 개발 기술을 확보하여 민간 주도 발사체 개발 역량을 강화하고, 발사체 개발 비용 절감 및 발사 서비스 경쟁력을 높이는 것임. 엔진 국산화를 통한 수입 대체 효과 창출 및 우주개발 전문인력 양성, 국가의 대외 신뢰도 향상에 기여할 것으로 전망됨.