3차원(3D) 프린팅으로 우주선용 엔진도 만드는 시대가 왔다. 전 부품을 3D 프린팅으로 만들어 제작비용을 크게 줄인 우주선용 엔진이 개발됐다. 발사비용도 획기적으로 감소시켰다.
뉴질랜드 민간 우주 업체 로켓랩(Rocket Lab)이 모든 부품을 3차원(3D) 프린팅 기법으로 생산한 우주선용 주엔진(main engine) ‘러더포드 엔진(Rutherford engine)’을 개발해 공개했다고 15일 포브스 및 주요 외신이 전했다.
피터 벡 설립자는 “소모비용을 줄여 발사빈도를 높이는 게 이 프로젝트를 시작한 이유”라며 “이를 달성하기 위해 최대한 빠르게 로켓을 대량생산하는 데 주력했다”고 말했다.
3D 프린팅 기술로 각 부품을 만들어 조립해 소요시간을 급감시켰다. 보통 우주선용 엔진을 만들 때 한달 정도 시간이 걸리지만 러더포드 엔진은 3일이면 된다. 성능도 확보했다. 러더포드 엔진은 리튬이온배터리와 브러시리스(Brushless) 직류(DC) 전기모터를 활용한 전기 터보펌프(turbopump)로 구동되며 4600파운드(pound) 추력을 낼 수 있다.
특히 터보펌프가 강점으로 작은 음료수 캔 크기지만 50마력의 힘을 뿜어낸다. 터보펌프는 정확한 유량·압력에서 연료를 엔진으로 보내는 부품으로 보통은 배터리가 아닌 가압 기체(가스)와 일반 DC모터를 넣는다. DC모터에는 동력을 전달하는 브러시가 들어있는데 전류가 도중에 끊길 경우 브러시와 내부 정류자 사이에 불꽃 방전(스파크)이 일어나 가스와 반응, 폭발할 가능성이 있었다. 만들 때 고도의 열역학적 엔지니어링 기술이 필요했다는 얘기다.
피터 벡 설립자는 “브러시리스 DC모터와 리튬이온 배터리로 열역학적 문제를 즉시 해결했다”며 “이전 추진 시스템에선 볼 수 없는 기술이며 복잡성을 크게 줄여 쉽고 간단히 엔진을 만들 수 있게 했다”고 자신했다.
이를 통해 로켓 발사비용도 획기적으로 절감했다. 러더포드 엔진은 이 회사 탄소복합재로 만든 20m짜리 소형 로켓 ‘일렉트론(Electron)’에 탑재될 예정이다. 일렉트론은 탄소복합재를 본체에 몰딩(molding)해 기존 로켓보다 제작비를 줄였고 위성과 로켓을 쉽고 빠르게 부착할 수 있게 설계됐다.
피터 벡 로켓랩 설립자는 이 로켓이 “태양 동기(Sun-synchronous) 궤도 500km 이내에선 100kg의 페이로드(payload)를, 지구 궤도 아래에서는 400kg의 페이로드를 옮길 수 있다”고 설명했다. 페이로드는 급유량에 따른 적재 중량을 뜻한다. 발사 비용은 회당 490만달러에 불과하다. 민간 우주 업계에서 가장 저렴한 발사비를 책정하고 있는 미국 우주 업체 스페이스X는 ‘팔콘9’ 발사비용으로 6000만달러를 내걸었다.
일렉트론은 뉴질랜드 소재 발사시설에서 연말부터 시험 발사할 예정이고 상용화는 내년부터다. 이미 30여곳 이상의 고객사를 확보했다고 회사는 설명했다. 내년에는 매월 일렉트론을 쏘아올려 연내 100kg 페이로드까지 달성하고 이후 매주 로켓을 발사할 계획이다.
김주연기자 pillar@etnews.com
