나로호는 2000년도쯤에 KSLV-I의 구조가 처음으로 구상되었습니다. 이는 KSR-III 4기를 1단, KSR-III 2기를 2단, KSR-III 1기를 3단, 마지막으로 고체로 된 킥 모터를 4단에 활용하여 2005년에 발사할 계획이었다고 합니다. 하지만 우주발사체에 본격적으로 도입하기에는 성능이 다소 부족하다는 의견이 분분했다고 합니다. 또한 KSR-3이 개발 과정에서 반복적으로 목표가 변경되면서 처음의 계획과는 완전히 다른 결과물이 되어갔다고 합니다. 따라서 이를 후 계획에서 사용할 수는 없다는 판단으로 설계를 변경하게 되었습니다. 이런 과정을 거쳐 2001년에 나오게 된 과정을 보면 1단으로 KSR-III보다 강력한 추력을 가진 액체 추진 엔진을 새롭게 개발하였습니다.
다음으로 우리나라는 MTCR에 가입을 합니다. 이에 따라 국제협력이 가능해졌기에 기술 개발이 가능해졌습니다. 그렇기 때문에 동일한 연도에 이전의 계획을 기초로 하여 러시아에 용역안을 발주하게 됩니다. 이렇게 진행한 용역 연구의 결과물을 바탕으로 1단은 구 추력 액체 추진, 2단은 고체 추진을 사용한다는 계획안이 확정되게 됩니다. 이 계획안을 진행하기 위해 러시아와의 기술 협력을 순탄하게 진행하기 위해 많은 노력을 하게 됩니다. 우선 러시아와 계속 회의를 진행하고 이를 바탕으로 1단은 한러가 공동으로 개발하며 2단은 국내에서 개발한다는 내용이 확정 기사로 나가게 됩니다. 자세하게 말하자면 전체적 발사체 시스템 설계는 한국과 러시아의 기술진들이 공동으로 설계하며 작업을 하는 것이었습니다. 다음으로 1단 서브 시스템은 러시아에서 한국 기술진이 참관 또는 참여하는 형식으로 진행되며 2단은 러시아의 협력을 받아 한국에서 제작을 진행한다는 형식이었습니다. 계획 변경에 따라 발사 시기 또한 2007년 10월로 조정되게 됩니다.
물론 위와 같은 계획을 베이스로 진행하기는 했으나 예기치 못하게 러시아와 문제가 생겨 국제 협력이 원활하게 진행되지 못할 가능성도 존재했습니다. 따라서 독자적인 연구 또한 진행되었다고 합니다. 이와 같은 예비안은 엔진의 추력을 25톤 정도로 상향시키고 터보 펌프식의 엔진을 사용할 수 있도록 구성하였습니다. 이 예비안은 과거 실제로 예비 설계 검토 회의까지 진행되었습니다. 그 정도로 흡족할 만한 대안이었으나 러시아와의 국제 협력이 무사히 이루어지게 되며 무산되게 됩니다.
그렇지만 2005년 말에 러시아 측은 우주기술 보호 협정의 체결을 촉구하게 되며 보호 품목에 대한 통제가 강화되게 됩니다. 이렇게 되면서 기존만큼의 접근이 힘들어지게 되었습니다. 또한 발사시기마저 2008년 12월로 연기가 되고 말았습니다.