RD-120
"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차
1. 개요
RD-120은 1976년 개발이 시작되어 1985년 초도 비행에 성공한 액체 로켓 엔진으로, NPO 에네르고마쉬에서 개발했다. 케로신과 액체 산소를 사용하며, 제니트 로켓의 2단 추진을 위해 설계되었다. 이 엔진은 RD-170 계열의 개발에 영향을 미쳤으며, 우크라이나, 중국, 인도 등 여러 국가에서 파생 엔진 개발에 활용되었다. RD-120은 다양한 버전으로 개발되었으며, 2단 연소 방식과 추력 조절 기능을 갖춘 것이 특징이다.
더 읽어볼만한 페이지
- 소련의 로켓 엔진 - RD-250
RD-250은 우크라이나 유즈마쉬에서 생산된 액체 추진 로켓 엔진으로, 2개의 엔진을 묶은 형태로 SS-18 사탄 핵미사일에 사용되어 세계 최대 ICBM 개발에 기여했으며, 사산화 이질소와 UDMH를 추진제로 사용하여 싸이클론 로켓 등 상업용 우주발사체에도 활용되었고, 북한의 ICBM 개발 관련 기술 획득 의혹으로 국제적 주목을 받았다. - 소련의 로켓 엔진 - RD-263
RD-263은 SS-18 ICBM의 1단 엔진으로, 우크라이나에서 설계 및 생산되었으며, 파생형을 포함하여 다양한 미사일에 사용되었고, 2020년 생산이 중단되었으나 드네프르 로켓에 사용된다. - 러시아의 로켓 엔진 - RD-180
RD-180은 러시아 NPO 에네르고마쉬가 개발한 액체 추진 로켓 엔진으로, RP-1과 액체 산소를 추진제로 사용하며, 미국의 아틀라스 로켓에 사용되었으나 러시아의 우크라이나 침공 이후 판매 및 지원이 중단되었다. - 러시아의 로켓 엔진 - RD-250
RD-250은 우크라이나 유즈마쉬에서 생산된 액체 추진 로켓 엔진으로, 2개의 엔진을 묶은 형태로 SS-18 사탄 핵미사일에 사용되어 세계 최대 ICBM 개발에 기여했으며, 사산화 이질소와 UDMH를 추진제로 사용하여 싸이클론 로켓 등 상업용 우주발사체에도 활용되었고, 북한의 ICBM 개발 관련 기술 획득 의혹으로 국제적 주목을 받았다.
| RD-120 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 액체 로켓 엔진 |
| 국가 | 소련/러시아 |
| 제작사 | 유즈마쉬 |
| 설계 | NPO 에네르고마쉬, V.K. Chvanov, V.P. Radovsky |
| 상태 | 운용 중 |
| 용도 | 상단 스테이지 |
| 연료 및 작동 방식 | |
| 연료 | RP-1 |
| 산화제 | LOX |
| 사이클 | 단계별 연소 사이클 |
| 성능 (진공 상태) | |
| 추력 (표준) | 834 kN |
| 추력 (향상) | 912 kN |
| 비추력 (진공) | 350 isp |
| 연소 시간 | 315 초 |
| 연소실 압력 (표준) | 162.8 bar |
| 연소실 압력 (향상) | 178.1 bar |
| 추력 대 중량비 (표준) | 75.55 |
2. 역사
RD-120 엔진은 1976년 개발이 시작되어 1985년 초도 비행에 성공했다. 초기에는 여러 차례 실패를 겪었으나, 지속적인 개선을 통해 안정성을 확보했다. 특히, 소련 붕괴 이후 러시아와 우크라이나 양국에서 독자적으로 생산 및 판매되고 있으며, 국제 협력과 기술 이전도 활발하게 이루어졌다.
1985년 4월 13일 첫 비행은 연료 공급 제어 문제로 실패했고,[46][47][48] 6월 21일 두 번째 비행 역시 RD-8 엔진 폭발로 실패했다.[33] 그러나 같은 해 10월 22일 세 번째 발사는 성공적으로 이루어졌다.[47][49][50]
1990년대에는 중국이 RD-120 엔진 및 관련 기술을 획득하여 자국 로켓 엔진 개발에 활용한 것으로 알려져 있다.[37][32] 1992년 프랫 & 휘트니와의 계약을 통해 미국 시장에도 진출했으며,[24] 1995년에는 RD-120M 엔진이 미국에서 최초로 점화 시험을 성공적으로 마쳤다.[29]
대한민국은 나로호 개발 과정에서 RD-120 엔진 기술 도입을 추진했으나, 미국의 반대로 무산되고 우크라이나로부터 가스발생기 사이클 엔진 기술을 도입했다. 이후 한국항공우주연구원은 단계식 연소 사이클 엔진 기술 연구를 진행하고 있다.[55]
2000년대 초에는 씨 런치 발사체 성능 향상을 위해 RD-120 엔진을 개량하여 추력을 10% 증가시켰다.[26]
2. 1. 개발 배경
1976년 개발이 시작되어 1985년 초도비행에 성공했다. 소련 붕괴 후 우크라이나가 독립하면서, 러시아와 우크라이나는 각각 RD-120 엔진을 설계, 제작, 판매하고 있다. 양국 모두 설계도를 외국에 수출하기도 한다.[16]부란 계획 초기, 제니트 개발 과정에서 KBKhA는 프로톤과 소유스에 이어 2단계 엔진 개발을 맡았다. 그러나 NPO Energomash가 RD-123(이후 RD-170으로 알려짐) 개발에 어려움을 겪으면서, 수소/산소 엔진 개발을 KBKhA에 양보했다. 이 프로젝트는 SSME와 유사하며, NPO Energomash 내에서는 RD-130으로 불렸다. 그러나 KBKhA가 개발을 맡아 '''RD-''0''120'''으로 명명했는데, 이는 현재 기사의 엔진과 혼동을 일으키는 원인이 되었다. Energomash는 11D77의 2단계 엔진 개발 책임을 맡았고, 이는 결국 '''RD-120'''으로 알려지게 되었다.[16]
1976년 3월 16일, 정부는 제니트, RD-171 및 RD-120 개발에 대한 결의안을 통과시켰다.[27] 1976년 4월까지, 유즈노예는 NPO Energomash에 11D77 1단계 및 2단계 추진에 대한 최종 요구 사항을 제공했다. 1, 2단계 추진을 동일 설계자가 통합한 것의 장점은, 더 작고 간단한 상단 엔진에서 연소 엔진에 대한 교훈을 얻고 이를 더 크고 혁신적인 1단계 RD-170에 적용할 수 있다는 것이다. NPO Energomash는 이미 RD-268 쌍곡선 엔진을 기반으로 한 케로신/산소 연소 엔진 프로토타입을 연구했으며, 이는 이미 유즈마시에서 양산되고 있었다.[17][26] 1977년 2월, RD-120의 예비 설계가 완료되었고,[27] 1979년 1월 31일, RD-120의 첫 번째 화력 시험이 수행되었다.[27]
RD-120은 1985년 4월 13일 첫 비행을 포함하여 초기에는 여러 차례 실패를 겪었다. 그러나 1987년 12월까지 RD-120(및 제니트)은 정식으로 배치된 것으로 간주되었다.[27]
1990년, NPO Energomash 추진 부서장 겸 수석 설계자인 V.K.Chvanov는 RD-120 개발에 대한 국가상을 수상했다.[27]
1992년 10월, 프랫 & 휘트니는 NPO Energomash와 미국에서 엔진을 판매하고 대표하는 계약을 체결했다.[24] X-34 프로그램 초기 버전에서 RD-120은 747 공중 발사 1단계로 고려되었으며, 오비탈 사이언스가 선호하는 선택이었다.[24] 1995년 10월 11일, RD-120은 미국에서 점화되었으며, 이는 미국에서 활발히 생산되는 최초의 러시아 로켓 엔진이 되었다.[29] 이 버전은 '''RD-120M'''으로 알려졌다.[29]
1990년대에 중국은 RD-120 모델 2~3개를 획득했고, 일부 기술 문서도 획득했을 가능성이 있다.[37][32] 이를 통해 중국은 YF-100 및 YF-115 엔진을 개발할 수 있었다.[32]
RD-120은 2001년부터 2003년까지 씨 런치를 위한 '개량' 또는 '강화' 버전을 개발하여 추력을 10% 증가시켰다.[26]
2. 2. 개발 과정
1976년 3월 16일, 소련 정부는 제니트 로켓 개발 결의안을 통과시키면서 RD-120 엔진 개발도 함께 시작되었다.[27] 초기에는 KBKhA가 수소/산소 엔진 개발을 맡았으나, NPO Energomash가 RD-170 개발에 어려움을 겪으면서 11D77(제니트 로켓) 2단계 엔진 개발 책임을 맡게 되었다.[16] 이 과정에서 RD-120과 RD-0120(KBKhA 개발)이 혼동되는 상황이 발생하기도 했다.[16]1977년 2월, RD-120의 예비 설계가 완료되었고,[27] 1979년 1월 31일에는 첫 번째 화력 시험이 이루어졌다.[27] 1985년 초도비행에 성공했지만, 초기에는 몇 차례 실패를 겪었다. 1985년 4월 13일 첫 비행에서는 추진제 유량 조절기 문제로 궤도 진입에 실패했고,[46][47][48] 1985년 6월 21일 두 번째 비행에서는 RD-8 엔진 폭발로 실패했다.[33] 하지만, 이후 여러 차례의 시험을 통해 문제점을 개선하여 1987년 12월에는 정식 배치되었다.[27]
1990년, NPO Energomash의 V.K.Chvanov는 RD-120 개발 공로로 국가상을 수상했다.[27] 1992년 10월, 프랫 & 휘트니는 NPO Energomash와 계약을 맺고 미국에서 RD-120 엔진 판매를 시작했다.[24] X-34 프로그램에 RD-120 엔진을 사용하려는 시도가 있었으나, 프로그램 취소로 무산되었다.[24]
1995년 10월 11일, RD-120M 엔진이 미국에서 처음으로 점화 시험을 성공적으로 마쳤다.[29] 이는 미국에서 활발히 생산되는 최초의 러시아 로켓 엔진이었다.[29]
1990년대에 중국은 RD-120 엔진과 기술 문서를 획득하여 YF-100, YF-115 등 자국산 케로신 엔진 개발에 활용했다.[37][32]
2001년부터 2003년까지 씨 런치를 위해 RD-120 엔진을 개량하여 추력을 10% 증가시킨 버전을 개발했다.[26] 2006년 2월 15일, 개량된 엔진은 에코스타 X 위성을 성공적으로 궤도에 올렸다.[19][15]
소련 붕괴 이후, 러시아와 우크라이나는 각각 RD-120 엔진을 설계, 제작, 판매하고 있으며, 설계도까지 외국에 수출하고 있다.
2. 3. 초기 시험 발사
KBKhA는 프로톤과 소유스에 이어 제니트 로켓의 2단계 엔진 개발을 맡았다. 그러나 NPO Energomash가 RD-123(이후 RD-170으로 알려짐) 개발에 어려움을 겪으면서, KBKhA에 수소/산소 유지가 가능한 엔진 개발을 양보했다.[16] 그 대가로 Energomash는 11D77의 2단계 엔진 개발 책임을 맡았고, 이것이 RD-120이다.[16]1976년 3월 16일, 정부는 제니트, RD-171 및 RD-120의 개발 결의안을 통과시켰다.[27] 1979년 1월 31일, RD-120의 첫 번째 화력 시험이 수행되었다.[27]
RD-120의 초기 비행은 순탄치 않았다. 1985년 4월 13일 첫 비행, 1985년 6월 21일 두 번째 비행, 1985년 12월 28일 네 번째 비행에서 2단계가 실패했다.[27] 첫 번째 실패는 RD-120의 추진제 유량 조절기 누설로 인해 궤도 진입 전 추진제가 고갈된 것이 원인이었다.[27] 하지만, 1987년 12월까지 RD-120(및 제니트)은 정식으로 배치된 것으로 간주되었다.[27]
1985년 4월 12일에 RD-120을 탑재한 제니트 첫 발사가 예정되었으나, 발사 11분 전 문제로 중단되었다. 다음 날인 4월 13일에 발사되었지만, 연료 공급 제어 문제로 410초 후 제어 불능 상태가 되었다.[46][47][48] 1985년 6월 21일 제니트 로켓의 두 번째 발사는 RD-8 엔진 폭발로 실패했다. 같은 해 10월 22일, 세 번째 발사가 성공했다.[47][49][50]
1990년, NPO Energomash 추진 부서장 겸 수석 설계자인 V.K.Chvanov는 RD-120 개발에 대한 국가상을 수상했다.[27]
1992년 10월, 프랫 & 휘트니는 NPO Energomash와 미국에서 엔진을 판매하고 대표하는 계약을 체결했다.[24] X-34 프로그램에서 RD-120은 747 공중 발사 1단계로 고려되었으며, 오비탈 사이언스가 선호하는 선택이었다.[24] 1995년 10월 11일, RD-120은 미국에서 점화되었으며, 이는 미국에서 활발히 생산되는 최초의 러시아 로켓 엔진이 되었다.[29] 이 엔진 버전은 '''RD-120M'''으로, 짐벌 마운트를 추가하여 TVC를 제공했다.[29] 1995년 10월 11일과 18일, 러시아제 로켓 엔진이 처음으로 미국에서 시험되었다. 프랫 & 휘트니사의 E-8 시험대에서 미국산 케로신 연료 사용 성능과 미국 로켓 탑재 적합성을 조사했고, 시험은 성공했다.[51][52] 오비탈 사이언시스의 X-34 우주왕복선 탑재도 검토되었으나, 1996년 X-34 작업 중단으로 계획은 취소되었다.[53]
2. 4. 국제 협력 및 기술 이전
1976년 개발이 시작되어 1985년 초도비행에 성공했다. 소련 붕괴와 우크라이나 독립 이후, 러시아와 우크라이나는 각각 RD-120 엔진을 설계, 제작, 판매하고 있으며, 설계도까지 외국에 수출하고 있다.[16]대한민국은 나로호 사업에서 RD-120 엔진 기술 도입을 러시아와 계약했지만, 미국의 항의로 러시아가 계약을 일방 취소했다. 이후 우크라이나 유즈노예에서 액체 연료 로켓 엔진 기술을 수입해 KARI 75톤급 로켓엔진을 개발했다. 그러나 나로호 사업 당시 도입하려던 단계식 연소 사이클 엔진인 RD-120 계열 기술 대신, 가스발생기 사이클 엔진 기술이 도입되었다.[55]
한국항공우주연구원(항우연)은 2010년부터 단계식 연소 사이클 엔진인 RD-8 연구를 시작해, 2017년 6월 기준 8톤 추력의 연소시험을 완료했다. 우크라이나 유즈노예에서 단계식 연소 사이클 기술도 수입한 것으로 추정된다.[55]
미국은 아틀라스 5호를 위해 RD-120 계열 엔진을 수백 개 완제품으로 수입했으며, 현재 전 세계 최고 기술의 엔진이라며 극찬했다.
1990년대에 중화인민공화국은 RD-120 모델 2~3개와 일부 기술 문서를 획득했을 가능성이 있으며,[37][32] 이를 통해 YF-100 및 YF-115 엔진을 개발할 수 있었다.[32]
1992년 10월, 프랫 & 휘트니는 NPO Energomash와 미국에서 엔진을 판매하고 대표하는 계약을 체결했다.[24] X-34 프로그램 초기 버전에 RD-120이 747 공중 발사 1단계로 고려되었으며, 오비탈 사이언스가 선호하는 선택이었다.[24] 1995년 10월 11일, RD-120은 미국에서 점화되었으며, 이는 미국에서 활발히 생산되는 최초의 러시아 로켓 엔진이 되었다.[29] 이 엔진 버전은 짐벌 마운트를 추가하여 TVC를 제공할 수 있게 된 '''RD-120M'''이었다.[29]
3. 버전
RD-120 엔진은 두 가지 작동 버전과 몇 가지 제안된 변형을 가지고 있다.
- '''RD-120 (GRAU Index 11D123):''' 오리지널 버전이다. 제니트 2호의 2단에 사용되었다.[28] 진공추력은 85톤이며, 1976년부터 1985년까지 10년 동안 개발되었다. 주요 특징은 연료 탱크가 토러스 형태이고 엔진이 중앙 구멍에 맞아야 하기 때문에 수직 터보펌프를 사용한다는 것이다.[20][30]
- '''RD-120 개량형 (GRAU Index 11D123):''' 제니트-3SL의 2단에 사용되었다.[28][25] 진공추력이 93톤으로 증가했다. 일부 저자들은 RD-120M (GRAU Index 11D123M)이라고 표기한다. 2001년부터 2003년까지 3년 동안 개발되었다.
- '''RD-120K:''' 지상에서 점화되는 1단 로켓으로, 팽창 면적이 줄어들었고 하위 시스템 배열이 전체 길이를 줄이도록 수행되었다.[20] 실제로 몇 번의 화력 테스트를 수행할 정도로 충분한 개발이 이루어졌다.[28][25][11]
- '''RD-120M:''' X-34 프로그램을 위해 제안된 버전으로, 짐벌 마운트가 추가되었고 미국에서 시험 발사되었다.[24][29]
- '''RD-120U:''' ULV-22용으로 제안된 버전이다.[9]
- '''RD-146'''[3]
- '''RD-182:''' RD-120K의 메탄 / 액체산소 버전이다. 마케예프 로켓 설계국의 릭샤 발사체 프로젝트에 제안되었다.[12][7][8]
- '''RD-182M:''' RD-182의 LNG / 액체산소 버전으로, 보즈두쉬니 스타트 발사체 프로젝트에 제안되었다.[13]
- '''RD-870:''' RD-120K의 우크라이나 버전으로, 유즈노예 설계국에서 사이클론-4M SLV의 1단에 사용할 목적으로 개발되었다. 러시아에서 생산된 연소실을 재고의 수정된 RD-263 엔진으로 교체했다.[4]
| 이름 | RD-120 | RD-120 (추력 증강) | RD-120K | RD-870 |
|---|---|---|---|---|
| 별칭 | 11D123 | 11D123 11D123M? | ||
| 개발 연도 | 1976–1985 | 2001–2003 | 1986– | 2016– |
| 엔진 유형 | 산화제 풍부 단계 연소 상단 액체 로켓 엔진 | |||
| 추진제 | RG-1/액체산소 (O/F 2.6) | |||
| 연소실 압력 | 16.28MPa | 17.81MPa | 17.63MPa | 160kgf/cm2 |
| 진공 추력 | 833.6kN | 912kN | 853.2kN | 88.46tf |
| 해면 추력 | N/A | N/A | 784.5kN | 79.6tf |
| 비추력 (진공) | 350isp | 350isp | 330isp | 332isp |
| 비추력 (해면) | N/A | N/A | 304.4isp | 298isp |
| 스로틀 | 70–110% | 70–110% | 50–105% | 98.5–101.5% |
| 노즐 팽창 | 114.5 | 114.5 | 49.6 | N/A |
| 연소 시간 | 290초 | 290초 | 305초 | 200초 |
| 엔진 수명 | 2,200초 | 2,200초 | 2,200초 | N/A |
| 길이 | 3872mm | 3872mm | 2435mm | 2746mm |
| 직경 | 1954mm | 1954mm | 1400mm | 1436mm |
| 무게 | 1125kg | 1125kg | 1080kg | 1280kg |
| 사용처 | 제니트-2 2단 | 제니트-3SL 2단 | 프로젝트 | 사이클론-4M 1단 |
| 초도 발사 | 1985-04-13 | 1999-03-28 | N/A | N/A |
| 상태 | 생산 중 | 생산 중 | 프로젝트 | 프로젝트 |
| 참고 문헌 | [28][25][20][5][39][4] | |||
4. 기술적 특징
(추력 증가)
11D123M?