전시된 KSLV-II 고공용 75톤급 엔진

 대전의 국립중앙과학관에서 요 며칠간 고공용 75톤급 엔진을 전시하여, 엔진 실물을 보러 방문했다.

필자는 사실 2019년 서울 ADEX 때도 고공용 75톤급 엔진을 보긴 하였지만 너무 어두워서 제대로 관찰하진 못했다. 당시 엔진 주변에선 케로신의 향기를 맡을 수 있었다.

이번에 공개된 엔진은 75톤급 고공용 엔진 6A호기로, 김벌링과 터빈 배기덕트 작동 기능은 제외한, 고공 테스트 시설에서의 연소시험을 위한 엔진이었다.

75톤급 엔진 6A 호기의 전체적인 모습

우선, 고공용 엔진이다 보니 지상용 'G' 가 붙는 엔진들보다 전체적인 크기가 커졌다. 정확히는 노즐 스커트가 크고 길어졌다. 노즐 스커트도 손으로 만질 수 있었는데 딱딱한 느낌이 아니라 속이 비어서 텅텅거리는 느낌이었다.

노즐 스커트 확대사진. 재생냉각 채널과 연료 매니폴드가 잘 보인다.

터보 펌프의 사진.

터보펌프에 관심이 많은 나로선 엔진 정면에서 사진을 찍은 후 바로 터보펌프가 잘 보이는 곳으로 이동하여 사진을 찍어댔다.

사진 기준으로 위쪽부터 산화제 펌프, 연료 펌프, 터빈 순으로 배열되어 있다. 그 중 산화제 펌프와 터빈 부분에는 은색/회색 단열재가 적용되어 있는것을 알 수가 있다.

터빈 부분에서는 터빈 출구 베인의 날개를 용접한 모습이 보인다. 

터보펌프의 왼쪽에는 김벌 액추에이터 대신 더미 액추에이터가 장착되어 있다. 

엔진의 뒤쪽에서 바라본 터보펌프

엔진 터빈배기 덕트에는 연소시험의 흔적으로 그을음이 묻어있는것을 볼 수가 있었다. 

사진 기준 왼쪽 위엔 은색 단열재가 적용된 산화제 배관이 보인다.

뒤에서 연료 매니폴드와 주 연료 밸브를 찍은 사진

75톤급 엔진은 지상용과 상단용 모두 노즐 중간의 매니폴드로 연료가 들어가 한쪽은 바로 인젝터 헤드 쪽으로 올라가고 한쪽은 노즐 끝까지 내려갔다 인젝터 헤드로 올라가는 설계이다. 그래서 그런지 매니폴드의 아래쪽에서도 재생냉각채널을 찾아볼 수 있었다.

사진 왼쪽의 무광의 은색 물체가 주 연료 밸브이다. 밸브는 포핏 밸브 형식이며 위에 튀어나온 것은 밸브의 개도 정도를 확인하는 센서라고 한다.

엔진의 오른편에서 주 연료 밸브와 연료 고압배관을 촬영한 사진.

연료 고압배관에는 센서에 필요한 배선들이 부착되어 있었다. 배관에 직접 클램프를 달고 배선을 물려놓은 형식이었다.

연료 고압배관 아래에서는 점화용 TEAB를 연료 매니폴드에 주입시키는 듯한 배관도 찾아볼 수 있었다.

주 연료 밸브 표면에 적인 문구들

주 연료 밸브 표면에서는 '75용 MFV', 'Hanwha', 'KARI'등의 문구를 확인할 수 있었다. 모르던 사실이었는데 밸브도 한화 에어로스페이스가 납품하였다.

점화용 TEAB 카트리지

연소실 측면에선 어지럽게 연결된 전선과 배관들 사이에서 점화용 TEAB 카트리지를 확인할 수 있었다. 75톤급 엔진은 가스발생기와 주연소기 점화에 TEAB라는 일종의 하이퍼골릭 연료를 사용한다.

가스발생기

위의 사진 정 중앙의 물체가 가스발생기이다. 가스발생기 후단에 터빈으로 향하는 덕트가 있으며 이 덕트가 흰색 단열재에 감싸여져 있는것을 알 수가 있다. 왼쪽의 압력 게이지와 플랜지로 막힌 부분은 연료펌프 입구이다.

주 산화제 밸브

주 산화제 밸브는 주 연료 밸브와 마찬가지로 포핏 밸브 형식이며 밸브 구동용 모터와 센서가 튀어나와있었다. 산화제 배관과 마찬가지로 은색 단열재로 감싸져 있다.

더미 김벌 마운트와 주 산화제 배관

연소실 윗부분엔 김벌 마운트가 부착되는데 이번에 전시된 6A호기 엔진은 테스트셀 특성상 김벌링 시험을 거치지 않았기 때문에 김벌 마운트도 더미 마운트가 장착되었다. 더미 마운트 주위로 은색 단열재로 감싸진 산화제 고압배관이 보인다.

가스발생기 입구 밸브와 밸브 구동용 모터 고정 클램프

75톤급 엔진은 발사체에 장착되기 전 수락시험을 거치는데, 연소시험을 수행하면서 가스발생기 유입 배관의 밸브를 모터를 이용해 조작하며 가스발생기의 유량 및 압력을 확인한 후 밸브의 모터를 탈거한 다음 밸브 작동부를 안전결선(Safety wire)로 봉인하는 작업을 거친다. 

모든 엔진들이 같은 방식을 사용하는것은 아니며, LE-7의 경우 저 부분을 밸브를 고정시키는것이 아니라 오리피스를 장착한다고 한다.

터빈 배기덕트 아래에서 찍은 사진

터보펌프 터빈을 확인하기 위하여 아래쪽에서 위로 사진을 찍어보았으나, 너무 어두워서 사진상으로는 터빈을 확인할 수가 없었다.