지난달 28일 우리나라가 독자적으로 개발한 이 발사에 성공했다. 이로써 우리나라도 우주 항공 산업 분야의 선진국 대열에 합류했다.
액체연료사용 로켓 개발로 우주개발 시대 열려
특히 이번에 발사된 로켓이 액체 연료를 사용한 점에 주목해야 한다. 그동안 우리나라에서 발사했던 고체추진로켓은 군사용으로 우주개발에 사용되기에는 부적합한 것이 사실이다. 고체추진로켓은 액체추진로켓보다 구성이 간단하고, 제작·유지비용이 적게들며, 추진제를 보관하기 편리하다는 장점을 갖고 있다. 그러나 고체추진로켓은 액체추진로켓보다 비추력이 낮고 연료의 점화 및 소화 조절이 불가능하기 때문에 우주개발에 사용되기는 부적절하다. 반면 1926년 미국의 고다드에 의해 발명된 액체추진로켓은 인공위성을 달이나 행성으로 보내는 우주로켓으로 주로 사용된다. 우리에게 친숙한 독일의 V-Ⅱ, 아폴로 11호를 발사시킨 미국의 새턴 5형 로켓, 북한의 대포동 위성발사체를 비롯해 우주탐사용으로 만드는 로켓은 모두 액체추진로켓이다.
터보 펌프식 로켓 연구 필요
그러나 지금 당장 우리나라가 인공 위성을 띄워 올릴 수 있는 것은 아니다. 이번 발사로 우리나라는 우주 개발에 첫걸음을 디딘 것에 불과하다. 많은 전문가들은 국내 로켓 기술은 선진국에 비해 40∼50년 뒤쳐져있다고 지적한다. 실제로 우리나라가 인공위성을 발사할 수 있는 로켓을 만들기 위해서는 로켓의 액체연료 공급방식 부문의 기술을 향상시켜야 한다.
액체추진로켓은 추진제를 연소실로 보내는 방식에 따라 가압식과 터보 펌프식으로 구분할 수 있는데, KSR-Ⅲ는 이 중 낮은 단계인 가압식 로켓이다. 가압식 방식의 로켓은 로켓 크기가 커지면 압축가스통도 커지기 때문에 인공위성의 추진 기관처럼 작고 간단한 시스템에서만 사용된다. 따라서 인공위성을 쏘아 올릴 수 있는 터보 펌프식 로켓을 만들기 위해서는 터보펌프 시스템의 핵심 부품인 산화제펌프, 연료펌프를 개발해야 하고, 터빈의 설계·해석·성능시험과 관련된 기술을 확보해야 한다. 또, 인공위성이 정해진 궤도를 따라 움직일 수 있도록 하는 유도장치에 관한 연구도 해야한다.
선진국, 고효율·저비용·재사용 로켓 개발 주력
한편, 선진국에서는 로켓의 고효율, 저비용, 재사용 등에 대한 연구가 진행 중이다. 로켓을 비행기나 바다에서 발사하면 지상에서 로켓을 발사하는 것보다 경제적이다. 그래서 실제로 미국의 OSC사는 B-52 비행기에 페가수스 로켓을 매달고 10km 상공에서 200∼300kg의 인공위성을 발사시키기도 했다. 또, 기존에 인공위성을 발사시키는데 사용됐던 로켓은한 번 발사시키면 더 이상 사용할 수 없었으나 현재 연구 중인 무인 우주왕복선은 여러 번 다시 사용하는 것이 가능하다. 이 밖에도 행성간의 비행이 가능한 로켓, 고체와 액체연료를 혼성시킨 로켓, 화학엔진이 아닌 원자력, 아크, 이온, 핵융합 등을 이용한 새로운 로켓엔진 등을 개발하고 있다.
△비추력(specitic impulse)이란 로켓의 성능을 나타내는 척도로 1kg의 추진제로 1초 동안 사용하여 낼 수 있는 추력(가스분사의 반동에 의하여 생기는 추진력)을 말한다. 고체추진제의 비추력은 200∼300초 정도이고, 액체추진제의 비추력은 250∼400초 정도이다.
△가압식이란 압축가스통을 산화제통, 연료통에 연결시킨 뒤, 압축가스통 속의 고압가스를 관을 통해 산화제통과 연료통에 넣어서 추진제를 밀어내는 방식이다.
△터보 펌프식이란 연료탱크의 추진제 중 일부를 연소시켜 발생하는 가스로 터빈을 돌리고, 터빈이 펌프를 회전시켜서 추진제를 공급하는 방식이다.