항우연, '다시 타는 로켓 엔진' 구현한다

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한국항공우주연구원(원장 임철호)이 2021년까지 '다시 타는 발사체 엔진 기술'로 불리는 다단연소 엔진 사이클 기술을 개발한다. 김진한 항우연 발사체엔진개발단장은 누리호 이후에 쏘아 올릴 발사체에 활용하는 것을 목표로 다단연소 엔진 사이클 기술을 개발하고 있다고 10일 밝혔다.

다단연소 엔진 사이클 기술 실험 모습
<다단연소 엔진 사이클 기술 실험 모습>

다단연소 엔진 사이클은 미처 다 타지 않은 '미연 연소가스'를 발사체 엔진에 재활용하는 시스템이다. 발사체 엔진에 적용하면 연료 소모율을 상당 수준 낮출 수 있다. 미연 연소가스는 발사체 엔진 연소기로 연료를 보내는 터보 펌프를 작동하는 과정에서 생긴다. 터보 펌프용 연소기인 가스 발생기에 별도로 고온·고압가스를 공급, 연소시키면서 발생한다. 가스 발생기 사이클에서는 이를 재활용하지 않고 배출했다.

미연 연소가스를 재활용하는 다단연소 사이클 기술을 적용하면 연소 효율을 약 10% 높일 수 있다. 일부 추력 향상 효과도 있어 전보다 무거운 발사체를 더 멀리 보내는 것이 가능해진다. 이는 고성능 엔진을 구현하려면 꼭 필요한 기술로 전 세계에 미국, 러시아, 일본, 인도, 중국이 보유하고 있다. 항우연이 개발에 성공하면 우리나라가 세계에서 여섯 번째로 관련 기술을 보유하게 된다.

난제는 미연 연소가스를 발사체 엔진에 활용할 수 있도록 터보펌프를 고압화하는 기술, 미연 연소가스 발화방지 기술 등을 먼저 개발해야 한다는 점이다.

김진한 항우연 발사체엔진개발단장
<김진한 항우연 발사체엔진개발단장>

항우연은 7톤 무게의 엔진에 적용할 수 있는 다단연소 엔진 사이클 기술을 개발하고 있다. 2021년까지 실제 발사체 본사업 전 단계인 기술시연모델(TDM) 수준으로 관련 기술을 고도화하고, 이후 성과가 좋으면 이후 75톤과 같은 중대형 로켓용 기술 개발도 검토할 방침이다. 김 단장은 “다단연소 엔진 사이클 기술은 엔진 성능을 높여 발사 비용까지 낮추는 핵심 기술”이라면서 “우선 누리호 이후에 발사할 발사체 3단에 적용할 수 있을 것”이라고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com