M-V

3. 특징

M-V는 3단 구성의 고체연료 로켓이며, 필요에 따라 4단 킥 모터(KM-V1)를 추가하여 달 전이 궤도나 태양 주회 궤도에 500kg급 탐사선을 보낼 수 있다.^[18] 각 단별로 최적화된 자세 제어 방식(추력 편향 제어, 액체 분사 추력 방향 제어 등)과 로켓 길이를 줄이기 위한 신전 노즐 기술 등이 적용되었다.^[18]

M-V 로켓은 비교적 최근에 개발된 대형 로켓임에도 불구하고, 해안 쪽으로 기울어진 레일 런처를 이용한 독특한 사선 발사 방식을 채택했다. 이는 기술적 한계 때문이라기보다는, 발사 실패 시 로켓 잔해를 신속히 바다 쪽으로 유도하여 지상 시설의 피해를 최소화하려는 안전 조치였다.

전비 중량 139ton에 달하는 M-V는 동급의 3단 고체 연료 로켓인 미국 공군의 ICBM LGM-118 피스키퍼(88.5ton)나 록히드 마틴의 아테나 II(120.7ton), 러시아의 SLBM R-39(90ton) 등을 능가하여, 부스터를 제외한 본체 기준으로는 세계 최대급 고체연료 로켓 중 하나였다. (부스터 포함 시에는 우주 왕복선 고체 로켓 부스터나 아레스 I의 1단이 더 크다.)

그러나 M-V는 대량 생산 모델들과 달리, 탑재할 위성이나 탐사선에 맞춰 매번 사양을 일부 변경하는 맞춤형 제작 방식을 따랐다. 이로 인해 임무 유연성은 높았지만 생산 단가가 매우 높아지는 단점이 있었다. 또한 발사대 구조상 발사 시 발생하는 강한 진동이 로켓 본체에 전달되어 탑재체에 손상을 줄 수 있다는 잠재적 위험도 지적되었다.

3. 1. 구조 및 제원

• 전장: 30.7m (1호기) / 30.8m (5호기) (27.8m)
• 직경: 2.5m (1호기/5호기) (1.41m)
• 중량: 139ton (1호기) / 140.4ton (5호기) (61ton)
• 저궤도 탑재체 능력: 1800kg (1호기) / 1850kg (5호기)^[19] (770kg)

3. 1. 1. 1호기 제원

3. 1. 2. 5호기 제원

3. 1. 3. 3호기 이후 사양 변경

3. 1. 4. 5호기 이후 사양 변경

3. 1. 5. 7, 8호기 사양 변경

3. 1. 6. 채택되지 않은 기술

4. 발사 기록

4. 1. 발사 성공률

총 7번의 발사 시도 중 6번 성공하여 약 85.7%의 성공률을 기록했다. 유일한 실패는 2000년에 발생했다.

5. 엡실론 로켓

M-V의 후속 기종인 '''엡실론 로켓'''^[7]은 1.2ton의 더 낮은 저궤도(LEO) 탑재 능력을 특징으로 한다. 개발 목표는 주로 H-IIA 고체 로켓 부스터를 1단계로 사용하고 발사 준비 시간을 단축하여 비용을 절감하는 것이다. 엡실론 발사는 M-V의 7000만달러 발사 비용보다 훨씬 저렴할 것으로 예상된다.^[8]

작은 과학 위성 SPRINT-A (히사키)의 첫 발사는 2013년 9월에 이루어졌다. 초기 발사된 것은 엡실론의 2단 버전으로, 최대 500kg의 저궤도(LEO) 탑재 능력을 갖추었다.^[9]

JAXA는 ISAS에서 계승한 M-V 로켓과 NASDA에서 계승한 H-IIA/H-IIB의 2계통 로켓을 유지·개발해 왔으나, 2006년 3월 M-V를 폐지하고 신형 고체 연료 로켓을 개발한다는 보도가 나왔고^[25], 같은 해 7월 26일 M-V 로켓의 폐지가 최종 결정되었다.

이러한 결정의 배경에는 M-V 로켓의 절반 정도 성능을 가진 M-3SII 로켓 폐지 이후, 과학 위성을 M-V 로켓의 성능에 맞춰 개발하게 되면서 위성이 대형화되고 고가화된 것에 대한 반성이 있었다. M-V는 ICBM으로 전용될 수 있는 성능을 가졌고, 이에 맞춰 제작된 위성은 과학 위성으로서는 규모가 크고 비쌌다. 이는 M-V 자체의 높은 가격과 맞물려 예산상의 이유로 위성 개발 간격을 늘리는 결과를 낳았다.

ISAS로서는 M-V보다 작고 저렴한 로켓을 개발하여 소형 위성을 더 자주 발사하기를 원했다. 이를 위해 M-V 로켓의 1단을 생략하고 2단부터 킥 모터까지 3단식으로 구성하며 전자 장비를 회수·재사용하는 'M-V Lite' 안^[26], 1단에 CFRP 일체형 모터 케이스를 채용하고 기체 구성·제조 프로세스·운용 시스템을 재검토하며 전자 기기를 통합·간소화하는 'M-VA' 안^[27] 등을 검토했다. 또한 M-V 8호기 발사 후 기자 회견에서는 모리타 프로젝트 매니저가 SRB-A 유용과 H-IIA와의 부품 공통화를 통한 비용 절감안을 검토 중이라고 언급하기도 했다.^[28]

약 75억엔으로 탑재량이 2ton 미만인 M-V의 발사 비용이 당시 개발 중이던 비슷한 규모의 GX 로켓보다 높다는 문제도 제기되었다. 그러나 이후 GX 로켓 역시 1기당 비용이 M-V는 물론 H-IIA보다 비싸질 것으로 예상되면서 개발이 중단되었다.^[29] 한편, H-IIA 로켓과 비교했을 때 M-V는 탑재량 당 단가가 높아, 위성에 따라서는 H-IIA에 동반 탑재하여 발사하는 것이 더 저렴할 수도 있었다.

이러한 상황 속에서 2007년, H-IIA의 SRB-A를 개조하여 1단에 사용하고, 2·3단에는 M-V 로켓의 3단과 4단을 개량하여 사용하여 저궤도에 1.2ton의 탑재량을 투입하는 안이 채택되어, "차기 고체 로켓"이라는 가칭으로 개발이 시작되었다. 당초 차기 고체 로켓은 우선 2단식을 개발하고 옵션으로 3단을 추가하는 방식이었는데, 이 경우 탑재량이 500kg으로 M-V에 비해 너무 부족하고, 비추력이 낮은 고체 로켓을 2단식으로 사용하는 것은 비효율적이라는 비판이 제기되었다. 이에 따라 차기 고체 로켓에 대한 비판과 함께 M-V 존속 또는 M-V Lite 개발을 요구하는 목소리가 높아졌다. 과거 SRB와 M 시리즈 상단을 조합한 J-I 로켓이 사실상 실패한 점도 비판의 근거가 되었다. 그러나 개발이 진행되면서 관계자들이 차기 고체 로켓의 의의를 설명하고, 2단식 안이 폐기되고 처음부터 3단식으로 개발 방향이 정해지면서 비판은 점차 가라앉았다. 비판자 중 한 명인 마쓰우라 신야는 M-V 폐지가 구 과학기술청 관료들이 방계인 "도쿄대 로켓"의 후예 M-V를 싫어한 결과이며, 이로 인해 문부과학성에 대한 불신을 낳았다는 견해를 보이기도 했다.^[30] 2010년 4월, JAXA는 차기 고체 로켓의 명칭을 "이프실론(Ε)"으로 발표했다.

M-V 로켓 폐지에 따라 우치노우라 우주 공간 관측소의 폐쇄와 다네가시마 우주 센터로의 집약도 검토되었으나, 이프실론 로켓 발사를 우치노우라에서 진행하는 방향으로 검토가 이루어져 2012년 우치노우라 발사가 정식 결정되었다.^[31] 이프실론 로켓 1호기는 2013년 9월 14일 우치노우라 우주 공간 관측소에서 인공위성(히사키) 발사에 성공했다.

아래는 M-V 로켓과 다른 로켓과의 비용 비교이다.

• 1 로켓의 제조와 수송·발사 비용 포함

6. 군사적 잠재력

고체연료 로켓은 군사용으로 선호되는 방식인데, 장기간 보관이 가능하고 필요할 때 즉시 발사할 수 있다는 장점 때문이다. M-V 로켓 역시 이러한 고체 연료 기술을 사용하고 있어 군사적 전용 가능성에 대한 논의가 존재한다.

2003년 ISAS가 H-IIA 액체 연료 로켓을 보유한 JAXA에 통합된 이후, 일본 내 일부 정치 세력은 국가 안보를 이유로 고체 연료 로켓 기술 유지를 강력히 주장했다. 이에 대해 ISAS 대외 담당 이사였던 마토가와 야스노리는 "의회 내 강경 국가 안보 지지자들이 영향력을 확대하고 있으며 비판을 거의 받지 않고 있다... 매우 위험한 시기로 접어들고 있다고 생각한다. 현재 환경과 북한의 위협을 고려하면, 이는 무서운 일이다"라며 우려를 표명하기도 했다.^[10] 이는 일본 내 군사 기술 강화 움직임에 대한 경계의 목소리가 있었음을 보여준다.

또한, 도쿄 도청 고문이자 전직 육상자위대 간부(중장)인 시카타 도시유키는 M-V 로켓을 이용한 하야부사 탐사선의 귀환 캡슐 재진입 및 착륙 성공이 "일본의 탄도 미사일 능력이 신뢰할 수 있음을 증명했다"고 주장하며 M-V 로켓의 군사적 함의를 직접적으로 언급하기도 했다.^[11]

기술적으로 M-V 로켓은 탄두와 유도 장치만 변경하면 대륙간 탄도 미사일(ICBM)로 비교적 신속하게 전용될 수 있다는 평가를 받는다.^[12] 실제로 M-V 로켓의 성능은 미국의 대표적인 ICBM인 LGM-118 피스키퍼와 유사한 수준으로 알려져 있다. 비록 일본 정부는 평화헌법 등의 제약으로 인해 정치적으로 실현 가능성이 낮다고 주장하지만^[12], 이러한 기술적 잠재력은 주변국, 특히 한국에게 심각한 안보 위협으로 인식될 수 있다.

7. 기타

참조

_[1] 서적 Introduction to Rocket Science and Engineering https://books.google[...] CRC Press
_[2] 웹사이트 Projects&Products http://www.ihi.co.jp[...] IHI AEROSPACE 2011-03-08
_[3] 웹사이트 HALCA > Launch Vehicle http://www.isas.ac.j[...] Institute of Space and Astronautical Science
_[4] 웹사이트 History ｜ ISAS https://www.isas.jax[...] 2024-01-02
_[5] 웹사이트 1 How did M-V-4 fly? https://www.isas.jax[...] 2024-01-02
_[6] 웹사이트 Spaceflight Now {{!}} Breaking News {{!}} Astro-E believed lost following botched launch https://spaceflightn[...] 2024-01-02
_[7] 웹사이트 Epsilon launch vehicle http://www.jaxa.jp/p[...] JAXA 2010-04-01
_[8] 뉴스 Asteroid probe, rocket get nod from Japanese panel http://www.spaceflig[...] Spaceflight Now 2012-10-29
_[9] 웹사이트 Interview: Yasuhiro Morita, Project Manager, Epsilon Launch Vehicle http://www.jaxa.jp/a[...] JAXA 2012-10-29
_[10] 뉴스 Japan ponders nuclear weapons http://www.freep.com[...] 2003-07-11
_[11] 뉴스 In Japan, Provocative Case for Staying Nuclear https://www.wsj.com/[...] 2011-11-13
_[12] 간행물 Paths Diverging? The Next Decade in the US-Japan Security Alliance http://www.strategic[...] Strategic Studies Institute, [[U.S. Army War College]] 2012-10-29
_[13] 웹사이트 세계におけるロケットの現状 https://www8.cao.go.[...] 2004-03-25
_[14] 문서 文部科学省宇宙開発委員会推進部会 次期固体ロケットプロジェクトの事前評価結果 付録2 [https://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/uchuu/reports/08012404/001.pdf 次期固体ロケットについて] - 宇宙航空研究開発機構 宇宙基幹システム本部 固体ロケット研究チーム 森田泰弘 / 2007年8月27日
_[15] 문서 ISASニュース 1989.6 No.102 https://www.isas.jax[...]
_[16] 문서 ISASニュース 1991.1 No.118 特集：月/惑星探査計画 https://www.isas.jax[...]
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_[19] 문서 低コスト化で岐路に立つM-Vロケット (日経BP) http://www.nikkeibp.[...]
_[20] 문서 日本の航空宇宙工業 50年の歩み (日本航空宇宙工業会) http://www.sjac.or.j[...]
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_[23] 문서 宇宙航空研究開発機構特別資料 M-V型ロケット（5号機から8号機まで） http://stage.tksc.ja[...]
_[24] 문서 ISASニュース 1991.9 No.126 ''TM-250E/EEC真空燃焼実験終了'' https://www.isas.jax[...]
_[25] 문서 JAXAが新型固体燃料ロケットの開発へ (スラッシュドット) https://srad.jp/stor[...]
_[26] 문서 ISASニュース No.241 小型低コストのM-V-Liteと、それによる理工学ミッション http://www.isas.ac.j[...]
_[27] 문서 ISASニュース号外 No.288e Mロケットの明日を"読む" http://www.isas.ac.j[...]
_[28] 문서 宇宙作家クラブニュース掲示板 No.1028 午前8時35分からの記者会見その2 (松浦晋也) http://www.sacj.org/[...]
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_[30] 문서 M-V廃止が、文科省不信を決定づけた http://www.nikkeibp.[...]
_[31] 웹사이트 イプシロンロケット事業の促進について https://www.jaxa.jp/[...] JAXA 2011-01-12
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