"민간기업 주력하는 '소형 재사용발사체' 경제성 부족" 작성일 03-24 123 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">항우연 연구자들, 지난해 말 논문 공개</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="YukbgY3IL3"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="fce85b5eebc09f290924ede720dc01f79a207f539c8395f687ad024eb6350464" dmcf-pid="G7EKaG0CdF" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="스페이스X의 ‘팰컨9’ 1단이 해상 바지선에 착륙하는 모습. 스페이스X는 1단 로켓을 회수해 재사용한다. 스페이스X 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/24/dongascience/20250324060017437bgea.png" data-org-width="670" dmcf-mid="Xod1PmTNLo" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/24/dongascience/20250324060017437bgea.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 스페이스X의 ‘팰컨9’ 1단이 해상 바지선에 착륙하는 모습. 스페이스X는 1단 로켓을 회수해 재사용한다. 스페이스X 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="2f100cc23ef303c58b6c354d89e592996faf9eb7bb42b3ac04c544d8a4d287cf" dmcf-pid="HzD9NHphnt" dmcf-ptype="general">국내 우주기업이 개발을 추진하고 있는 '소형 재사용발사체'가 '소형 소모성발사체'보다 경제성이 부족하다는 연구결과가 제시됐다. 우주기업들은 개발 중인 재사용발사체의 목표 체급을 키우는 방향으로 계획을 검토하는 것으로 알려졌다. </p> <p contents-hash="2e51950358aa0e21083ee45844b4ff2894cc169944761f8e30ed526ac6a1b77b" dmcf-pid="Xqw2jXUle1" dmcf-ptype="general">23일 관계기관에 따르면 이금오·김현준·임병직 등 한국항공우주연구원(항우연) 책임연구원 연구팀은 지난해 11월 '2024년도 한국추진공학회 추계학술대회'에서 소형 재사용발사체의 경제성을 분석한 '뉴스페이스 소형 발사체와 소형 재사용 발사체의 경제성 분석'이라는 제목의 논문을 발표했다. </p> <p contents-hash="c7fc84b15c5e98167f95557fb4c2850208c42c8efd5eea7ad43e6a72a5d6a052" dmcf-pid="ZBrVAZuSL5" dmcf-ptype="general">연구팀은 스페이스X의 대표적인 재사용 중형발사체인 팰컨9의 구조를 분석하고, 팰컨9를 쏘아올렸을 때와 '팰컨9형 소형 재사용발사체'를 한국에서 쏘아올렸을 때 드는 비용을 비교했다.</p> <p contents-hash="3d1728c2e57ee7cd8614f6cbf238ed4e16cb2a60c4f1b0b921280b831ee9c0b5" dmcf-pid="5C4TbNmeRZ" dmcf-ptype="general"><strong>● 소형 재사용발사체 경제성 떨어져</strong></p> <p contents-hash="0e6caedd57526e2c10d57a4f840b1e17ca22cf6f31773ee7bd7779aac80c87be" dmcf-pid="1h8yKjsdJX" dmcf-ptype="general">스페이스X의 주력 발사체인 팰컨9은 1단에 추력 35~93톤(t)급 엔진 9개와 2단에 유사한 엔진 1개가 장착된 2단 재사용발사체로 1단만 재사용이 가능하다. 현재 국내 기업 대부분은 3t급 엔진 9개, 25t급 엔진 1개처럼 추력이 낮은 소형 발사체를 재사용발사체로 개발한다는 목표를 제시하고 있다. </p> <p contents-hash="b0c6cbfd38a69cdefc47e663825220977d259b7a78aa240c5897c5ba371eb507" dmcf-pid="tl6W9AOJJH" dmcf-ptype="general">팰컨9의 1단 로켓은 안정적인 회수를 위해 무게 140kg의 격자형 날개인 '그리드핀'과 탄소 섬유로 이뤄진 무게 2000kg의 '착륙용 다리'가 장착돼 있다. 그리드핀은 로켓이 지상 또는 해상으로 귀환할 때 로켓의 방향을 조정해주고 착륙용 다리는 안전한 착륙을 돕는다. 탱크는 탄소 복합재로 이뤄져 경량화했다. 이 같은 팰컨9의 구조는 전 세계가 참고하는 재사용발사체의 교본으로 여겨진다. </p> <p contents-hash="4c642e148bc1d5e188ab03ece7224331593ed76aaa7e44c6d2b8891a84472c39" dmcf-pid="FSPY2cIidG" dmcf-ptype="general">연구팀은 분석한 '팰컨9형 재사용발사체'를 1단 재사용이 가능하고 1단 엔진 9기, 2단 엔진 1기, 그리드핀, 착륙용 다리, 탄소 복합재 탱크 등 팰컨9의 특징과 구조를 탑재한 발사체로 정의했다. 단 팰컨9와 달리 메탄 연료를 기반으로 하는 '다단연소사이클 엔진' 장착을 가정했다. 팰컨9은 케로신 연료를 기반으로 하는 '개방형 사이클 엔진'을 사용한다. </p> <p contents-hash="38aa36f4aa5a1dd8571ac29b904f5719709b273f65a3c86aa7d234a2cc212921" dmcf-pid="3vQGVkCnMY" dmcf-ptype="general">연구팀은 민간에서 가장 효율이 높은 재사용발사체를 개발한 상황을 가정한 것이다. 다단연소사이클 엔진은 터보 펌프가 작동할 때 나오는 배기가스를 다시 연소기에 넣어 재활용할 수 있는 엔진이다. 개방형 사이클 엔진은 배기가스를 터빈을 돌려 배기구를 통해 밖으로 보내는 엔진이다. 다단연소사이클 엔진은 버려지는 가스를 다시 에너지원으로 사용하기 때문에 개방형 사이클 엔진보다 효율성이 약 10% 좋은 것으로 여겨진다. 메탄은 국내 대부분 우주항공기업에서 개발하는 재사용발사체의 연료다.</p> <p contents-hash="b87295a16af014c1398a2b725e2d7af5b605f17e98d3e2e53167f9bbc3c94992" dmcf-pid="0TxHfEhLMW" dmcf-ptype="general">연구팀은 발사체의 구조비와 엔진의 비추력, 낙하점 등을 고려해 경제성을 계산했다. 구조비란 발사체 구조물 무게를 발사체와 추진제 무게로 나눈 값으로 발사체 성능을 결정하는 핵심 기준이다. 구조비가 낮을수록 발사체 성능이 좋다.</p> <p contents-hash="68a4ef99e8e5329d37b1044c7e381e94e7f58f588373f9e95f5bff4ce422e9ae" dmcf-pid="pyMX4Dloiy" dmcf-ptype="general">연구팀은 엔진 추력을 35t, 25t, 20t, 15t, 10t으로 나눠 한국에서 몇 번 발사했을 때 소모성 발사에 비해 재사용 발사가 수익을 낼 수 있는지를 계산했다. </p> <p contents-hash="e155b91c6179b8b4c300982e96d20e168613a244e57683590dd7cb1d5bdac6f4" dmcf-pid="UWRZ8wSgdT" dmcf-ptype="general">그 결과 15t은 무려 51번, 20t은 11번, 25t은 7번, 35t은 5번인 것으로 나타났다. 재사용에 필요한 비용을 팰컨9처럼 소모성 발사에 비해 35% 수준으로 설정하고 이 수치와 소모성 발사와 비교한 재사용 탑재체 중량비를 비교해 계산한 결과다. 심지어 10t 엔진은 탑재체 중량이 소모성에 비해 28.3% 밖에 되지 않아 재사용 비용 비율인 35%에 미치지 못해 재사용발사체가 소모성발사체에 비해 경제적이지 못한 것으로 분석됐다. </p> <p contents-hash="c2db67221f26fed27fd3395618c0306c939f1cbe8f811156bc22dbc7c8aaee7d" dmcf-pid="uYe56rvaLv" dmcf-ptype="general">연구를 이끈 이금오 책임연구원은 "재사용발사체의 소모성과 비교한 탑재체 중량비가 재사용 발사비인 35%에 비해 낮으면 소모성 발사체에 비해 재사용 발사체 경제성이 1000번, 10000번을 쏘더라도 경제성이 없는 것"이라고 설명했다. 국내 다수의 우주항공기업은 10t급 팰컨9형 소형발사체보다 추력이 낮은 발사체를 개발 중이다. </p> <p contents-hash="787fd7a5efdb2059fa7768aec4db1873227a637352d248f151c923f4c26ea879" dmcf-pid="7Gd1PmTNRS" dmcf-ptype="general"><strong>● 추력 낮을수록 구조비 커져 </strong></p> <p contents-hash="ad9f36d9b7248efe9fe99f409905bdd73f1c98f20328e03e04ec60c2815c0b97" dmcf-pid="zHJtQsyjdl" dmcf-ptype="general">이처럼 소형 발사체의 경우 재사용발사체가 소모성발사체에 비해 경제성이 낮은 이유는 엔진의 추력이 낮아질수록 구조비가 커지기 때문에 투입할 수 있는 탑재체 중량이 낮아지기 때문이다. </p> <p contents-hash="4a2bee08a2cbfdf7e93a124381389792996f987da60eb37598d1312bbdb60bdf" dmcf-pid="qXiFxOWAeh" dmcf-ptype="general">이 책임연구원은 "어떤 지역에서든지 소형 재사용발사체를 쏘아올리면 경제성을 높이기 쉽지 않아 소형 재사용발사체를 개발하는 기업과 국가는 거의 없다"라면서 "중형 이상 재사용발사체부터 경제성을 높일 수 있다"라고 말했다. </p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="70f283e5f824fc044b5f037420b660aa4e873a47710e32d5580a5d55baae8fe6" dmcf-pid="BZn3MIYcMC" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="한국에서 팰컨9형 소형 재사용발사체를 발사했을 때 1단을 회수할 수 있는 위치를 표시한 이미지. 논문 캡처" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/24/dongascience/20250324060018924erly.png" data-org-width="407" dmcf-mid="Wl8yKjsdL0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/24/dongascience/20250324060018924erly.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 한국에서 팰컨9형 소형 재사용발사체를 발사했을 때 1단을 회수할 수 있는 위치를 표시한 이미지. 논문 캡처 </figcaption> </figure> <p contents-hash="0f736927075d7860d4df936ee9a7ee12d5956fa86d460aeef1582baa904d76a4" dmcf-pid="b5L0RCGkMI" dmcf-ptype="general">특히 한국에서 발사하는 소형 재사용발사체는 더 비효율적이다. 연구에 따르면 지구 자전을 '부스터'로 활용할 수 있는 동쪽으로 일본 열도가 가로막고 있고 남쪽으로는 오키나와와 많은 섬들이 있어 이 지역을 피해 1단 로켓을 떨어뜨려야 한다.</p> <p contents-hash="7e1cbf7bd2319cd54b76d6cc282125d5ab5fc8e1107a4de29bd5dc7e20c0f091" dmcf-pid="KAuwtMg2iO" dmcf-ptype="general">연구팀은 "오키나와와 필리핀의 공해상에 안전하게 1단을 떨어뜨려 회수하려면 미국에서 발사체를 쏘아올리는 것보다 한국에서는 추가적인 속도 증분이 필요하기 때문에 연료가 더 필요하다"라고 설명한다. </p> <p contents-hash="3aa7826cb46a435b1a71847d3bf0b080188108e21924d40d7d898fd41b733176" dmcf-pid="9c7rFRaVMs" dmcf-ptype="general">우주항공 업계에 따르면 적지 않은 우주항공 기업이 논문의 결과에 따라 재사용발사체의 목표 체급을 높이고 있는 것으로 알려졌다. 한 우주항공학과 대학 교수는 "소형 재사용발사체의 경제성에 대한 충분한 연구를 바탕으로 기업이 목표를 설정해야 체계적으로 개발할 수 있다"라고 말했다. </p> <p contents-hash="4b39cc740cd31eacc3621133e5ab7b655c0046a5165e58dc121cb0efabbaad8f" dmcf-pid="2kzm3eNfRm" dmcf-ptype="general">[이채린 기자 rini113@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 배번표·기록칩·메달까지…‘일회용 없이’ 뿌듯한 질주 03-24 다음 빅테크 거물들, AI 격변기 방한 러시…"韓시장 중요 실험대" 03-24 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
