인공위성(로켓.미사일포함)등을 쏘아올릴때 고체연료를 쓴다고 하는데요 고체연료는 어떤것을 말하고 어떤 잇점이 있는건지요?
인공위성(로켓.미사일등포함)을 쏘아올리는 장면등을보게됨 고체연료에대한 이야기가 많이나오는데요 고체연료는 어떤연료를 일컫는것이고 고체연료를 사용하게됨 어떤잇점이 있으며 편리한점은 무엇인지요?
안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.
발사체는 연료를 산화시켜 추진력을 얻어 하늘을 날지요.
연료에는 두 가지 종류가 있습니다. 액체연료와고체연료
각각 고유 특징과 장·단점은.
액체연료를 쓰는 발사체는 밸브를 잠그는 것만으로 작동을 멈출 수 있다.
물론 다시 재점화하는 것도 가능하다. 추력 제어가 쉽고, 비추력(연소 연료대비 추력)도 상대적으로 높다.
이는 하나의 발사체를 활용해 여러 임무를 수행하는 기반이 된다.
추력을 조절하는 방법으로 여러 궤도에 인공위성을 올려놓을 수 있다.
미국 스페이스X가 활용하고 있는 발사체 재사용도 액체연료를 활용한 결과다. 이미 쏘아올린 발사체가 지구로 되돌아오려면 고도의 추력 제어가 필요하다. 우리가 기술력을 갈고 닦는 다면 액체연료 발사체를 기반으로 재사용 기술도 확보할 수 있을 전망이다.
액체연료 단점으로는 액체연료 발사체 엔진은 복잡하다. 연료와 산화제를 담은 개별 탱크에서부터 연소실과 노즐에 이르기까지 공급관과 밸브가 복잡하게 얽혀 있다.
터보펌프나 가스발생기 등 추가 요소도 있다.
아주 정밀하게 연료·산화제를 공급하는데 필요한 기술력이 상당하다.
개발에 소요되는 비용도 그만큼 막대하다.
고체연료의 발사체는 간결하다. 액체연료 발사체처럼 정밀한 제어는 기대할 수 없다는 단점이 있다. 불을 당기면 정해진 추력을 내고 연료가 소진되면 꺼진다. 여러 변수 탓에 발사체가 목표한 궤도에 정확히 도달하지 못하고 일부 오차가 발생하기도 한다.
고체연료 장점 계통에 복잡한 부분이 없다는 것이 큰 장점이다. 그만큼 개발 비용도 저렴하다. 다소 기술력이나 자본이 부족해도 상대적으로 손쉽게 발사체를 구현할 수 있다. 우리 정부는 고체연료 발사체가 민간 우주 산업체의 저비용, 단기 발사 용도로 활용될 수 있도록 하겠다고 밝혔다. 고체연료 발사체의 특성을 생각하면 적절한 결정으로 볼 수 있다.
무기로 활용하기 용이하다. 액체연료의 경우 발사체 탱크에 미리 담아둘 수 없다. 부식성 탓에 탱크가 손상되는 등 문제가 발생하기 때문이다. 연료와 산화제를 지상에서 발사 직전에 공급할 수밖에 없다. 사전 준비 시간이 길면 무기로서의 가치는 떨어진다. 공격징후가 발사 전 적의 인공위성 등에 노출될 우려도 크다.
반면에 고체연료 발사체는 미리 연료를 연소실 안쪽에 채워 둘 수 있고 즉시 발사가 가능하다. 사전 공격징후 노출 없이 곧바로 타격이 가능하다. 이 때문에 굳이 우주개발을 빌미로 고체연료 발사체에 관심을 보이는 나라도 적지 않다.
액체연료는 밸브를 잠그는 것만으로 작동을 멈출 수 있고, 다시 재점화도 가능합니다.
이러한 장점 덕분에 하나의 발사체를 활용해 여러 임무를 수행할 수 있습니다.
그러나 액체연료 발사체 엔진은 매우 복잡합니다.
산화제를 담은 탱크와 공급관, 밸브 등이 매우 복잡하게 얽혀 있습니다.
고체연료는 매우 간결합니다.
하지만 액체연료에 비해 정밀한 제어를 할 수 없습니다.
한번 연료가 타면 정해진 추력을 내고 연료가 소진되면 끝이긴 합니다.