전기엔진, 3D프린팅, 공중발사… “더 싸게, 더 자주 위성을 쏴라”

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　인공위성을 우주에 쏘아 올리는 발사체의 ‘비용 절감’ 기술 개발이 활발하다. 위성을 더 싸게, 더 자주 발사하기 위해서다. 위성의 발사 비용이 줄어들면 중소 연구기관이나 대학 등에서도 위성을 쏘아 올려 다양한 연구에 도전할 수 있게 된다. 전기 엔진과 3차원(3D) 프린팅, 비행기를 이용한 공중 발사 등의 기술에 국내외 기업들이 도전하고 있다.

　저가의 소형 발사체 기술 개발이 활발해진 것은 최근 50kg 이하 초소형 인공위성이 늘고 있기 때문이다. 시간과 비용을 들여 대형 인공위성을 쏘기보다는 작고 가벼운 위성을 만들어 비용을 줄이고, 언제든 쉽게 띄우자는 것이 최근 추세다. 인공위성이 작아짐에 따라 발사체도 함께 작아지는 셈이다. 

　로켓 크기가 작은 만큼 비용 절감 시도도 대형 로켓보다 다양하고 공격적이다. 자동차 부품과 공정의 표준화로 가격을 낮춘 T형 포드가 자동차 대중화 시대를 연 것처럼 저가 발사체 기술이 인공위성 활용 연구와 사업화의 진입 장벽을 낮출지 주목된다.

○ 전기로 연료 주입하는 로켓 엔진 

　미국의 우주 개발 스타트업 로켓랩은 세계 최초의 전기 로켓 ‘일렉트론(Electron)’을 개발했다. 일렉트론은 태양빛을 항상 받을 수 있는 상공 500km 태양 동주기 궤도에 150kg의 탑재체를 쏘아 올리는 상업용 2단 로켓이다. 길이 17m, 직경 1.2m로 부피가 한국형 발사체(KSLV-2)의 20분의 1이다. 발사 중량은 1.26t에 불과하며, 상공 300∼500km의 지구 저궤도로 발사할 경우 최대 225kg의 화물을 실을 수 있다.

　기존 로켓은 터빈으로 펌프를 돌려 액체연료와 산화제를 연소실로 주입한다. 이와 달리 일렉트론은 배터리로 작동하는 전기모터로 펌프를 돌려 연료를 주입한다. 여기에 터빈을 움직이는 파이로 시동기와 가스 발생기도 필요 없어 구조가 단순하고 가볍다. 일렉트론의 전기모터 엔진은 로켓랩이 처음 출발한 지역인 뉴질랜드 출생의 저명한 물리학자의 이름을 따 ‘러더퍼드’로 불린다. 

　일렉트론 로켓의 1회 발사 비용은 490만 달러 수준. 민간 우주 기술 회사 스페이스X가 ‘팰컨9’ 로켓을 회수해 재사용하는 발사 비용(6200만 달러)의 8%에도 못 미친다. 탑재체를 최대 225kg 싣는다고 가정하면, 일렉트론의 탑재체 kg당 발사 비용은 약 2만1778달러(약 2548만 원)가 된다. 로켓 발사 비용의 ‘마의 장벽’으로 여겨지는 ‘탑재체 kg당 2만 달러’에 꽤 근접한 셈이다. 

　국내에선 한국항공우주연구원이 전기모터 펌프를 자체 개발 중이다. 김진한 항우연 발사체엔진개발단장은 “현재 기본 설계를 마친 상태로, 예산이 확보되면 내년부터 제작에 들어갈 계획”이라고 말했다.

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[출처] 동아뉴스

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