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GX (로켓)

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목차

1. 개요

GX 로켓은 일본에서 개발이 중단된 액체 연료 로켓으로, J-I 로켓을 개량하려는 시도로 시작되어 J-II, J1-업그레이드 등의 명칭을 거쳐 최종적으로 GX로 명명되었다. 2001년 갤럭시에스프레스 주식회사(GALEX)가 설립되어 개발을 추진했으나, 기술적 난관과 비용 증가로 인해 2009년 일본 정부에 의해 개발이 중단되었다. GX 로켓은 1단에 아틀라스 V의 1단과 RD-180 엔진을, 2단에 액화 천연 가스(LNG)/액체 산소를 사용하는 LE-8 엔진을 탑재할 예정이었다.

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GX (로켓)
개요
명칭갤럭시 익스프레스 (GX)
종류중형 발사체
제조사갤럭시 익스프레스 (JAXA/ULA/IHI)
원산지일본/미국
제원
높이48 m
직경3.3 m
질량190,500 kg
단수2단
성능
LEO 수송 능력3,600 kg
800km SSO 수송 능력1,814 kg
상태
상태2010년 취소
발사 장소반덴버그 SLC-3E
1단
명칭아틀라스 CCB
엔진1 x RD-180
추력4,152 kN
비추력311초
연소 시간253초
연료RP-1/LOX
2단
명칭GX
엔진1 x LE-8
추력118 kN
비추력323초
연소 시간480초
연료LNG/LOX
기타 정보
개발 비용1,500 - 2,100억 엔 (예상)
발사 비용150억 엔 (시험기), 약 80억 엔 (정상 운용)
원형아틀라스 V
공식 웹사이트갤럭시 익스프레스 - 제품 개요

2. 개발 과정

GX 계획은 일본의 J-I 로켓을 개량하려는 시도에서 시작되었으며, 초기에는 J-II로 불렸다. 2003년 1월, 현재 이름인 GX로 최종 결정되었다.[15]

JAXA는 2007년 10월, 실물 크기 2단 엔진 시험 발사에 성공했다고 보고했다. 그러나 같은 해 12월, 요미우리 신문은 GX 프로그램이 예상보다 높은 비용 문제로 면밀한 검토를 받고 있다고 보도했다.

당초 아틀라스 III 1단 엔진을 사용하고 일본 다네가시마 우주 센터에서 발사할 계획이었으나, 2009년 CCB 구성으로 변경되면서 이 계획은 무산되었다.

2008년 5월, 우주 개발 위원회는 프로젝트 취소를 고려하고 있다는 보도가 나왔다. 2009년 11월, 일본 행정 개혁 위원회는 2단 엔진 자금 지원 중단을 권고했다.[5]

2009년 12월, 일본 정부는 GX 프로젝트 취소를 결정했다.[6][7] 액화천연가스(LNG) 추진 시스템 개발은 다른 프로젝트를 위해 계속될 예정이었다.

2010년 1월, IHI는 Galaxy Express 해산을 결정했다. 이로 인해 113억 엔(1130억엔)의 일회성 회계 손실이 발생했다.[3][4]

2. 1. J-I 로켓 개량 계획 (초기)

일본 우주항공연구개발기구(JAXA)의 전신인 우주개발사업단(NASDA)은 1997년부터 J-I 로켓을 기반으로 한 개량형 로켓 개발을 검토했다. 초기에는 J-II 로켓으로도 불렸으며, 액화천연가스(LNG) 엔진을 탑재할 계획이었다.[15] 1998년에는 IHI와 닛산 자동차가 개발에 참여하여, 저비용 상업 로켓 발사를 목표로 하는 "J-I 개 로켓" 계획이 탄생했다. J-IA나 J-IU로도 표기되었으며, J-I 로켓의 개량형과 같은 이름이 붙었지만, 실제로는 J-I과 공통점이 없었다.

초기 계획은 미국의 아틀라스 II AS의 연료 탱크와 러시아의 NK-33 엔진을 사용하여, 저렴하고 고성능의 중소형 상업용 로켓 발사 능력을 실현하려 했다.[15] 1999년 8월에는 첨단 기술 실증 로켓으로 명칭이 변경되었다.[16]

1단은 케로신을 연료로 하는 액체 연료 로켓, 고체 로켓 부스터는 사용하지 않고, 2단에 신규 개발하는 LNG 연료 엔진을 사용하는 구성은 최종적인 GX와 같았다. 최초 계획에서는 1단에 아틀라스 III 로켓의 기체를 개수한 것에 NK-33 엔진과 아틀라스 V의 유도 장치를 조합하고, 2단에 탄소 섬유 복합재로 제작한 추진제 탱크에 가스 가압식 사이클·아블레이션 냉각식 엔진과 H-IIA 로켓의 유도 장치를 조합한, 최종적인 GX 로켓보다 한 단계 작은 형태였다.

그러나 NK-33 엔진은 미국의 우주 벤처 기업 키슬러사에 먼저 계약이 체결되어 구입할 수 없게 되었고, 이미 생산도 종료되었기 때문에 해당 엔진의 입수는 불가능하게 되었다. 따라서 2002년 3월에는 1단 엔진을 러시아제 RD-180 엔진으로 변경하고, 아틀라스 III 로켓의 본체와 엔진을 구입하여 일부 개수한 후 사용하기로 결정되었다.

2001년 3월, IHI, 미쓰비시 상사, 가와사키 중공업, 그 외 7개사의 출자로 주식회사갤럭시 익스프레스가 설립되어, 이 로켓은 '''GX 로켓'''으로 명명되었다.

2. 2. GX 로켓으로 명칭 변경 (2001년)

2001년 3월 27일, IHI, 미쓰비시 상사, 가와사키 중공업 등 여러 회사가 출자하여 '갤럭시에스프레스 주식회사(GALEX)'(株式会社ギャラクシーエクスプレス|Kabushikigaisha Gyarakushīekusupuresu일본어)를 설립하고,[10] 로켓 이름을 'GX 로켓'으로 변경했다.[8][9]

2. 3. 기술적 난관 및 설계 변경 (2003년 ~ 2008년)

2003년 4월 개발 시작 당시에는 큰 기술적 어려움 없이 3년 안에 개발을 완료할 수 있을 것으로 예상되었다. 그러나 탄소 복합재로 만들어진 추진제 탱크 개발 난항[17]과 기체 중량 초과[17] 등 여러 문제에 직면하면서 개발 완료 시점을 예측하기 어려워졌다.

이에 따라 2004년에는 2단 설계를 대폭 변경하였다. 추진제 탱크는 일반적인 금속 탱크로 변경되었고, LNG 엔진 또한 가스 압력(탱크 가압) 및 어블레이터 냉각 방식에서 부스트 펌프 및 어블레이터 냉각 방식으로 변경되었다. 이러한 설계 변경으로 인해 개발 일정은 최초 계획보다 4년 늦어진 2009년 완료를 목표로 하게 되었다.

2008년 4월에는 1단 로켓이 제조 종료된 아틀라스 III에서 아틀라스 V로 변경되었고, 발사 기지도 일본 다네가시마 우주 센터에서 반덴버그 공군 기지로 변경되었다. 개발 일정은 더욱 연기되어 1호기 발사는 2012년으로 예정되었다. 계획의 핵심인 LNG 엔진은 연소 압력 변동 등의 문제가 발생했지만, 2009년 7월에 실시된 실기형 엔진(LE-8)의 연소 시험에서는 실제 비행 시의 테스트가 종료되어[18] 엔진 개발에 대한 전망이 어느 정도 제시되었다.

한편, 부스트 펌프 및 어블레이터 냉각 방식 엔진과는 별도로, 터보 펌프 및 재생 냉각 방식 엔진 개발도 병행하여 진행되었다. 이는 처음부터 예정된 사항이었으며, 앞서 언급된 문제들로 인해 로켓 발사 능력이 계획보다 저하되었기 때문에, 보다 고성능인 신형 엔진으로 능력 향상을 꾀하기 위한 목적도 있었다.[19]

초기 계획에서는 어블레이터 냉각 엔진으로 수 차례 운용한 후 재생 냉각식 엔진으로 전환할 예정이었으나, 이후 1호기부터 재생 냉각형 엔진을 사용하는 방침으로 변경되었다. 이에 따라 부스트 펌프 및 어블레이터 냉각 방식 엔진은 재생 냉각식 엔진 개발이 부진할 경우를 대비한 백업으로 위치가 변경되었다.[20] 재생 냉각식 엔진 완성은 2013년경으로 예정되어, 개발이 순조롭게 진행되더라도 계획의 추가적인 지연이 예상되었다.

2. 4. 개발 중단 (2009년)

2009년 12월, 일본 정부는 GX 로켓 개발 중단을 결정했다.[6][7] 개발 비용이 당초 예상보다 크게 증가하고, 수요 및 국제 경쟁력을 확보하기 어려울 것이라는 전망 때문이었다.[24][26][27]

하토야마 유키오 내각 하에서 진행된 행정 쇄신 회의는 로켓 개발이 불확실한 상황에서 엔진 개발 예산 할당에 의문을 제기하며 예산 보류 및 개발 재검토를 권고했다. 또한 로켓 개발 중단을 요구하는 견해도 발표했다.[25]

2008년 5월 15일 문부과학성 우주 개발 위원회에서 JAXA와 갤럭시에스프레스는 개발비가 당초 450억 엔(시험기 제외)에서 최대 2100억 엔까지 증가할 수 있다는 추정 결과를 발표했다.[23] 2009년 8월, 우주 개발 전략 본부는 GX 로켓이 수요와 국제 경쟁력을 확보하기 어렵다고 판단했다.[24] GX 로켓 완성을 위해서는 940억 엔의 추가 개발비가 필요할 것으로 예측되었다.[26][27]

자유민주당은 GX 로켓 개발 중지에 의문을 제기하고, 중지 발표 후에도 GX 로켓의 필요성을 정부에 계속 요구하겠다는 입장을 밝혔다.[29] 그러나 2010년 1월, IHI는 갤럭시에스프레스 해산을 결정하고 113억 엔의 특별 손실을 기록했다.[30]

2010년 4월 1일, 갤럭시에스프레스는 해산되었고, IHI는 102억 3800만 엔의 특별 손실을 기록했다. 같은 해 6월 18일, 도쿄지방법원은 갤럭시에스프레스의 특별 청산 개시를 결정했으며, 채무 초과액은 약 229억 엔이었다.[31][32]

3. 기술적 특징

GX 로켓은 2단 액체 연료 로켓으로, 1단에는 미국의 아틀라스 V 1단과 RD-180 엔진을 사용하고, 2단에는 액화 천연 가스(LNG)/액체 산소를 추진제로 사용하는 일본 자체 개발 LE-8 엔진을 사용할 예정이었다.[13]

2단 LNG 추진계는 세계 최초로 실용화를 시도하는 것이었다. LNG는 비추력이 기존 수소/산소 추진제보다 낮지만, 증발이 어렵고 장기 보존이 가능하며, 밀도가 높아 로켓 소형화가 가능하다는 장점이 있었다. 또한, 안전성이 높고 연료비가 저렴하다는 점도 장점으로 꼽혔다.[14]

H-IIA와 동일한 페이로드 어댑터를 사용하여 발사 비용을 절감하는 것을 목표로 했다.[13]

3. 1. 2단 LNG 엔진 (LE-8)

LE-8 엔진은 우주항공연구개발기구(JAXA)와 IHI가 GX 로켓의 2단용으로 설계 개발한 추력 10t급 액체 로켓 엔진이다. 추진제로는 액체 산소(LOX)와 액화 천연 가스(LNG)를 사용하며, 세계 최초로 실용화를 시도한 LNG 추진 엔진이었다.[14]

LNG는 기존의 수소/산소 추진제보다 비추력은 낮지만, 증발이 어렵고 장기 보존이 가능하며, 밀도가 높아 로켓 소형화가 가능하다는 장점이 있다.[14]

LE-8 엔진은 가스 발생기 사이클을 채택하고, 추력실은 어블레이션 냉각 방식을 사용했다.[35] 연료 분사기는 LE-5B 등에 사용되는 동축형 분사기가 아닌 충돌형 분사기를 채택했다.[35] 재점화 및 추력 조절 기능은 없었다.

GX 로켓의 2단용 엔진으로는 부스트 펌프 어블레이션 냉각 방식의 LE-8 외에도 터보 펌프 재생 냉각 방식의 엔진 개발도 병행되었다.

LE-8 실기형 엔진 (추정치 포함)[40][41]
항목내용
엔진 사이클가스 발생기 사이클
연소실 냉각 방식어블레이션
추진제액화 천연 가스(LNG) / 액체 산소(LOX)
진공 중 추력107kN
진공 중 비추력314~316초
연소 압력1.2MPa
추약 혼합비2.93
노즐 개구비42
LOX 측 터보 펌프 회전수16,700rpm
LNG 측 터보 펌프 회전수14,100rpm
중량460kg


4. 갤럭시에스프레스 주식회사 (GALEX)

'''갤럭시에스프레스 주식회사'''(株式会社ギャラクシーエクスプレス|Kabushikigaisha Gyarakushīekusupuresu일본어, GALEX)는 GX 로켓을 개발하려던 일본 회사였다.[8][9] 2001년 3월 27일에 설립되었으며,[10] 2010년 3월경 해산되었다.[3]

2009년 11월 기준, 이 회사의 주주는 다음과 같았다.[11]

주주
IHI (IHI)
IHI 에어로스페이스 유한회사(IA)
미쓰비시 상사 (MC)
가와사키 중공업 (KHI)
일본 항공 전자 (JAE)
후지 중공업 (FHI)
코쿠사이 에어로마린 유한회사(KAM)
NEC (NEC)
록히드 마틴 해외 법인(LMOC)


5. 한국과의 관계

한국은 KSLV-II 개발 과정에서 미국의 아틀라스 V 로켓에 사용되는 RD-180 엔진 도입을 추진했으나, 러시아 측의 거부로 무산되었다.[1] 2009년에는 재미교포가 RD-180 엔진을 밀거래하여 한국으로 수출하려다 FBI에 체포되기도 했는데,[1] 이는 KSLV-II 개발과 관련된 것으로 보도되었다.[1]

더불어민주당은 한국형 발사체 개발 과정에서 해외 기술 도입보다는 독자 개발 노력을 강조해왔다.

참조

[1] 웹사이트 Galaxy Express Company Profile http://www.galaxy-ex[...] GALEX 2009-04-21
[2] 웹사이트 GX Launch Vehicle http://www.ulalaunch[...] United Launch Alliance 2009-05-07
[3] 뉴스 IHI to liquidate GX rocket venture after govt pullout http://www.istockana[...] iStock Analyst 2010-01-16
[4] 뉴스 Kyodo economic news summary -6-+ http://noticias.aol.[...] 2010-01-29
[5] 뉴스 Japan's GX Rocket Targeted For Cancellation in 2010 http://www.spacenews[...] Space News 2009-11-20
[6] 뉴스 Japan scraps GX rocket development project http://www.istockana[...] iStockAnalyst 2009-12-16
[7] 뉴스 Japan's New GX Rocket Targeted for Cancellation in 2010 https://www.space.co[...] 2023-05-07
[8] 웹사이트 Galaxy Express Introduction http://www.galaxy-ex[...] GALEX
[9] 뉴스 Japan's GX Rocket Targeted For Cancellation in 2010 http://www.spacenews[...] Space News 2009-11-25
[10] 간행물 Overview of GX launch services by GALEX https://www.scienced[...] 2023-05-07
[11] 웹사이트 Galaxy Express Company Profile http://www.galaxy-ex[...] 2009-11-25
[12] 뉴스 GXロケット、LNG推進系の技術的成立性に自信 IHI、宇宙基本法成立で安全保障分野にも意欲 http://jan.cocolog-n[...] 日刊航空通信 2009-06-08
[13] 웹사이트 GXロケット概要 http://www.galaxy-ex[...] ギャラクシーエクスプレス 2012-06-03
[14] 웹사이트 LNG推進系 http://www.jaxa.jp/p[...] 宇宙航空研究開発機構 2015-07-20
[15] 웹사이트 我が国の宇宙開発史 > 第三章 日本の輸送系技術の発展 > 5.GXロケット（J-Ⅱロケット・先端技術実証ロケット） https://www.mext.go.[...] 文部科学省 研究開発局参事官（宇宙航空政策担当） 2012-03-17
[16] 웹사이트 ＧＸロケット／LNG推進系の研究開発経緯 http://www.mext.go.j[...] 宇宙航空研究開発機構 （株）ＩＨＩ 2010-10-18
[17] 문서
[18] 웹사이트 第3回 LNG（液化天然ガス）実機型エンジン燃焼試験の結果について https://www.jaxa.jp/[...] 宇宙航空研究開発機構 2009-07-13
[19] 웹사이트 LNG推進系飛行実証プロジェクトの評価 質問に対する回答 http://www.mext.go.j[...] 文部科学省宇宙開発委員会 2008-06-07
[20] 웹사이트 推進部会 GXロケット評価小委員会（第2回）議事録・配付資料 http://www.mext.go.j[...] 文部科学省宇宙開発委員会 2008-06-07
[21] 웹사이트 GXロケットの屍か「希望の芽」IHIの新LNGエンジンは新たな需要を創出できるか http://business.nikk[...] 著：松浦晋也 日経BP社 2011-11-13
[22] 웹사이트 LNG推進系飛行実証プロジェクトの開発状況について https://www.jaxa.jp/[...] 宇宙航空研究開発機構 2006-09-27
[23] 웹사이트 LNG推進系飛行実証プロジェクトの中間評価結果（案） 付録1 LNG推進系飛行実証プロジェクトの評価票の集計及び意見 http://www.mext.go.j[...] 文部科学省宇宙開発委員会 2006-11-26
[24] 뉴스 ＧＸロケット開発で政府見解「需要見込めず」 http://www.yomiuri.c[...] 読売新聞社 2009-11-17
[25] 뉴스 「仕分け」前半最終日、GXロケット廃止要求 https://web.archive.[...] 読売新聞社 2009-11-17
[26] 웹사이트 GXロケット及びLNG推進系に係る対応について https://www.kantei.g[...] 宇宙開発戦略本部事務局 2009-12-17
[27] 뉴스 官民共同のＧＸロケット計画中止 https://web.archive.[...] 読売新聞 2009-12-18
[28] 웹사이트 ＩＨＩ、ＧＸロケット中止で１００億円損失も http://www.yomiuri.c[...] 読売新聞 2010-01-14
[29] 웹사이트 政府見解に対する自民党の見解 －「ＧＸロケット及びＬＮＧ推進系に係る対応について」－ http://www.jimin.jp/[...] 自由民主党 2010-01-14
[30] 뉴스 ＩＨＩが3月末メドにＧＸ社を解散、政府のロケット開発中止決定で http://jp.reuters.co[...] ロイター 2010-04-01
[31] 웹사이트 国産ロケット会社の清算決定＝事業仕分けで開発中止 http://www.jiji.com/[...] 時事通信 2010-06-29
[32] 웹사이트 ＧＸロケット開発会社が特別清算 事業仕分けで廃止判定 http://www.iza.ne.jp[...] 産経新聞 2010-06-29
[33] 웹사이트 GXロケットの高度500キロメートルへの打上げ能力について http://www.mext.go.j[...] 文部科学省宇宙開発委員会 2012-06-03
[34] 웹사이트 ＩＨＩ技報 第49巻第3号 172頁－177頁 次世代中型ロケット GX ロケットの開発 http://www.ihi.co.jp[...] IHI 2011-03-21
[35] 웹사이트 ＩＨＩ技報 第50巻第3号 72頁－77頁 LNG 推進系LE-8 エンジンの開発 http://www.ihi.co.jp[...] IHI 2011-03-21
[36] 문서 比推力350秒程度,エンジン重量300kg以下,燃焼室圧力5MPa以上,同軸型噴射器
[37] 문서 推力3〜4t程度,比推力350秒以上,再着火機能有,スロットリング機能有
[38] 웹사이트 JAXA、LNGエンジン基礎技術を確立、NASAの性能上回る http://response.jp/a[...] Response. 2012-07-06
[39] 웹사이트 LNGエンジン研究開発の状況について https://www.jaxa.jp/[...] JAXA 2012-07-06
[40] 웹사이트 LNG推進系の研究開発について https://www.jaxa.jp/[...] 宇宙航空研究開発機構 2010-10-17
[41] 웹사이트 株式会社IHIエアロスペース 技術紹介 液体推進系の研究開発 http://www.ihi.co.jp[...] IHIエアロスペース 2010-10-17


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