1957년 스푸트니크의 발사로 시작된 우주시대가 60년이 지나고 있다. 그 동안 우주 기술은 획기적으로 발전하여, 전 지구적인 통신, 방송, 항법, 관측 등의 다양한 분야에 활용되고 있다. 우주 임무를 수행하기 위해서는 위성, 발사체, 지상 인프라의 세 가지 요소를 갖추어야 한다. 이 중에서 발사체는 지구에서 제작된 위성을 우주 공간에 보내주는 운송시스템으로써 지구와 우주를 연결하는 매우 중요한 역할을 한다. 우주개발 선진국들은 이러한 세 가지 요소를 갖추고 우주개발을 진행하여, 지구 궤도를 벗어나 달, 행성 탐사 등을 독자적으로 수행하고 있으며, 이제는 우주를 상업적으로 활용하는 단계에 접어들고 있다. 최근에는 혁신적 기업가로 알려진 유명 인사들이 우주개발에 직접 참여하여, 팔콘 9과 같은 재사용형 2단형 발사체, 준궤도 우주여행을 위한 재사용형 뉴세퍼드 발사체와 스페이스쉽 2를 개발하였고, 소행성에서의 자원 탐사도 시도되고 있다. 우리나라는 우주개발 선진국에 비해 30년 늦게 1990년부터 과학로켓으로부터 발사체 분야 연구를 시작하였다. 2002년부터 우리 위성을 나로우주센터에서 발사하는 소형위성발사체개발 사업을 추진하여, 2번의 비행실패를 겪고 2013년에 마침내 성공적인 발사를 수행하여, 우주발사체 개발을 독자적으로 수행할 수 있는 기반을 갖추게 되었다. 

현재는 다목적실용위성 및 차세대중형위성, 달탐사선 등을 발사할 수 있는 한국형발사체 개발을 국내기술로 진행하고 있다. 우주발사체 개발에 사용되는 많은 기술이 미사일과 밀접한 연관을 가지는 이유로 우주개발 선진국들은 그 동안 이러한 기술을 공개하지 않고, 다른 국가로 이전 되지 않도록 엄격히 규제하였다. 또한 우주발사체는 매우 다양한 전문분야에서 복합적인 지식의 융합이 필요한 시스템이라 발사체를 종합적으로 다룰 수 있는 전문가가 많지 않았다. 따라서 국내뿐만 아니라 우주개발 선진국에서도 대학교에서 교재로 사용하거나, 실무자들이 참조할 만한 우주발사체 분야의 전문 서적은 많지 않았다. 그러던 중 일본에서 우주발사체 개발초기 산업체에 근무했던 5명의 각 분야 전문가가 공동으로 집필한 발사체공학기초강의 책을 접하게 되었고, 이를 번역하면 국내 연구자들에게 우주발사체의 다양한 전문분야의 실무내용을 이해하는데 도움이 될 것으로 생각되었다. 

이 책은 로켓이란 무엇인가?라는 내용부터 시작하여, 물리 ․ 수학적 기본 내용, 노즐의 이론, 고체 및 액체 추진시스템, 비행원리와 단 설계, 항법 ․ 유도 ․ 제어 시스템, 구조, 전기전자시스템 등 발사체의 각 분야를 기초개념부터 실무에 필요한 전문지식까지 종합적으로 다룬다. 공학을 다루는 책의 특성상 전문용어와 수식, 그림, 표가 많이 사용되고 있으며, 본문의 경우 일본어를 직접 번역하면 의미는 전달되지만 어색한 표현이 되어, 이를 한국식 표현으로 다듬는데 어려움이 많았고 시간이 많이 걸렸다. 처음 번역한 책이라 사소한 오류가 있을 수도 있으나, 발사체시스템에 대해 전반적으로 다룬 책을 소개하여 우리나라 우주개발에 기여하고자 하는 싶은 마음으로 출판을 하게 되었다. 

-옮긴이 머리말 중에서-

제 1 장 발사체(launch vehicle)란 무엇인가
1.1 로켓은 무엇인가 · 2
1.2 로켓의 역사 · 4
1.3 위성발사체의 구성과 특징 · 6
1.4 위성발사체의 평가 · 10
 

제 2 장 물리 ․ 수학적 배경
2.1 로켓 추진 · 18
2.2 중력 포텐셜과 중력가속도 · 23
2.3 발사체에 작용하는 공력과 고층 대기 · 26
2.4 좌표계와 좌표변환 · 32
2.4.1 좌표계 · 32
2.4.2 좌표변환 · 33
 

제 3 장 노즐에 관한 이론
3.1 이상적인 로켓 · 40
3.2 열역학 기초 이론 · 41
3.3 노즐을 통과하는 유동 · 46
3.4 특성배기속도와 추력계수 · 52
3.5 노즐의 부족팽창과 과다팽창 현상 · 56
 

제 4 장 고체로켓 추진시스템
4.1 고체로켓과 액체로켓 · 62
4.2 고체로켓 추진시스템의 구성 · 65
4.3 고체로켓 추진제 · 66
4.4 고체로켓 추진시스템의 설계 · 69
4.5 고체로켓 추진시스템의 실제 예시 · 72
 

제 5 장 액체로켓 추진시스템
5.1 액체로켓 추진시스템의 구성 · 76
5.2 가압식 엔진과 터보펌프식 엔진 · 80
5.3 액체로켓 추진시스템의 성능 · 82
5.3.1 액체로켓 추진제의 성능 · 82
5.3.2 혼합비와 연소압의 설정 · 83
5.3.3 액체로켓 엔진 사이클 · 88
5.4 액체로켓 엔진의 예시 · 97
5.5 액체로켓 엔진의 구성품 · 101
5.5.1 대표적인 액체로켓 엔진 기술 · 101
5.5.2 액체산소/액체수소 터보펌프 · 102
5.5.3 주분사기 · 105
5.5.4 주연소실 · 107
5.5.5 고팽창 노즐 · 108
5.5.6 예연소기 · 109
5.5.7 밸브, 제어기기 · 110
5.5.8 배관/밀봉(seal)류 · 111
 

제 6 장 발사체 운동의 기초
6.1 발사체의 운동방정식 · 116
6.2 인공위성이 성립되는 조건 · 118
6.2.1 각운동량의 보존 · 119
6.2.2 에너지 보존 · 121
6.2.3 질점 운동의 궤적 · 121
6.2.4 발사체에 요구되는 기능 · 124
6.3 상승 구간에서의 운동방정식 · 124
6.4 발사체의 증속 능력 · 129
6.5 발사체의 사이징 · 134
6.5.1 일단형 발사체의 사이징 · 134
6.5.2 다단형 발사체의 사이징 · 135
6.5.3 궤도 도달에 필요한 이상적인 속도 증분 · 138
6.6 실제 발사체의 비행경로 · 139
 

제 7 장 발사체의 항법
7.1 항법의 방식 · 144
7.2 관성항법 · 146
7.2.1 관성항법의 기본원리 ·146
7.2.2 스테이블 플랫폼 방식 · 148
7.2.3 스트랩다운 방식 · 151
7.3 항법센서 · 154
7.3.1 가속도계 · 154
7.3.2 자이로 · 156
7.3.3 관성센서의 성능 · 165
 

제 8 장 발사체의 유도와 최적화
8.1 유도의 기능 및 방식 · 168
8.2 유도의 기초 개념 · 170
8.3 최적화와 유도법* · 174
8.3.1 최적화 · 174
8.3.2 개-루프 유도에 의한 발사궤적 생성 ··175
8.3.3 폐-루프 유도 · 180
8.4 유도계산기 · 189
 

제 9 장 발사체의 자세제어
9.1 자세제어의 방식 ·194
9.2 기체 동특성과 시스템 구성 · 197
9.2.1 기체 동특성 · 197
9.2.2 김발 제어 시스템 · 199
9.2.3 가스 제트 제어 시스템 · 203
9.2.4 유도제어시스템 전체의 구성 · 206
9.3 자세제어장치 · 207
 

제10장 발사체 구조
10.1 발사체 구조의 특징, 종류, 구체적인 예시 · 214
10.1.1 발사체 구조의 특징 · 214
10.1.2 발사체 구조의 종류 · 215
10.1.3 발사체 구조의 구체적인 예시 · 217
10.2 발사체 구조설계의 철학 ·· 220
10.2.1 구조설계의 기본적인 철학 · 220
10.2.2 구조체의 파괴 모드 · 221
10.2.3 강도 설계 · 221
10.2.4 설계하중 · 222
10.2.5 재료의 특성 · 224
10.3 발사체 구조설계의 구체적인 예시 · 225
10.3.1 발사체 구조설계의 흐름 · 225
10.3.2 제한하중 해석방법 · 226
10.3.3 액체 추진제탱크 구조설계 · 229
 

제11장 발사체 전기/전자 시스템
11.1 전원 시스템 · 246
11.1.1 서론 · 246
11.1.2 전지 · 247
11.1.3 전력 및 시퀀스 분배 · 249
11.1.4 전자기-적합성 설계 · 252
11.1.5 전기 의장 · 253
11.2 전기/전자 부품 · 255
11.3 계측 시스템 · 257
11.3.1 계측 항목 · 258
11.3.2 계측 방법 · 258
11.3.3 텔레미터 RF-링크 · 263
11.4 추적/비행종단 시스템 · 265
11.4.1 추적 시스템 · 265
11.4.2 비행종단 시스템 · 266
 

■ 부 록 · 271
■ 연습문제 해답 · 281
■ 참고문헌 · 291
■ 찾아보기· 299

지은이

도미타 노부유키 (富田信之)
무사시 공업대학 기계공학과 교수, 공학박사 외

옮긴이

노웅래
한국항공우주연구원 책임연구원
 

이기주
한국항공우주연구원 선임연구원

배송정보

교환/반품 정보