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'로켓 엔진 심장' 수소추진체 개발 평가기법 제시

성균관대 권오채 교수팀 성과…"친환경 엔진 개발 밑거름 마련"
수소 추진제 연소 모습
수소 추진제 연소 모습[한국연구재단 제공. 재판매 및 DB 금지]

(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 국내 연구진이 수소 로켓엔진 개발을 위한 연소 안정성 평가기법을 제시했다.

15일 한국연구재단에 따르면 권오채 성균관대 교수팀은 고압 상태에서 액체 로켓 제트 불꽃의 연소 안정성을 확인할 수 있는 방법을 연구한 논문을 국제학술지 '에너지'(Energy) 프린트 판에 실었다.

국내에서는 한국형 발사체 개발 과정에서 케로신 추진체에 대한 분무·연소 특성을 주로 다뤘다.

케로신은 등유와 가솔린 다음으로 높은 끓는 점 범위를 지닌 석유 증류분이다.

상온에서 액체 상태로 존재해 관리는 쉽지만, 재활용하기는 어렵다. 미국의 스페이스 엑스(X)도 케로신을 연료로 쓴다.

일각에선 친환경적인 수소 추진제를 상용화하기 위해 노력하고 있다. 무거운 로켓 엔진을 요구하지만, 비추력(로켓 추진제 성능 값)이 압도적이고 친환경적이라는 이유에서다.

성균관대 권오채 교수
성균관대 권오채 교수[한국연구재단 제공. 재판매 및 DB 금지]

연구팀은 최대 60기압에 이르는 고압 모델 연소실과 영하 183도의 초저온 액체산소를 공급할 수 있는 추진제 공급 장치를 만들었다.

이를 기반으로 연소실험을 수행해 수소 추진제의 연소안정 한계를 측정했다.

온도, 압력, 상(phase), 분사 속도 등 여러 분사 조건 변화에 따른 연료 혼합이나 분무 특성을 분석하는 한편 화염을 눈으로 볼 수 있게 가시화해 연소 특성을 확인했다고 연구팀은 설명했다.

해당 데이터를 바탕으로 화염이 안정화할 수 있는 일반적인 기준을 세우고 엔진 관련 평가도구도 설계했다.

연소실 규모, 연료 분사량, 연료 종류 등 연소에 관여하는 변수가 달라지더라도 추진제 연소 특성을 범용적으로 평가할 수 있는 기준을 제시한 것으로 평가받는다.

강경인 한국연구재단 우주기술단장은 "훌륭한 비추력을 보유한 수소 추진제로 액체로켓 관련 연구를 수행한 사례"라며 "친환경 고효율 엔진 개발을 위해서는 관련 기초연구를 더 폭넓게 진행해야 할 것"이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 우주 핵심기술 개발 사업 지원으로 이뤄졌다.

walden@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2019/10/15 12:00 송고

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