과학하는 파동이

우주 관광 비용을
줄이는 신박한 기술

전기추력기

1957년 10월 4일 밤, 러시아의 스푸트니크가 성공적으로 우주에 도착한 후 우주 산업은 비약적으로 발전했습니다.
그러나 문제는 우주로 향하는 길. 지구를 벗어나기 위한 발사체 개발에는 긴 시간과 천문학적인 비용이 소모되었습니다.
발사 후 우주 공간에서 이동해야 하는 거리 역시 짧지 않았기 때문에 긴 시간을 버틸 수 있는 에너지가 필요했습니다.
그 해답으로 제시되는 하나의 기술 원자력. 오늘의 이야기는 원자력을 활용한 전기추력기입니다.
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전기추력기란
전기에너지를 이용해 연료를 가열·가속한 뒤
노즐로 분사하여 추진력을 얻는 장치입니다.
쉽게 말해 전기에너지를 운동에너지로 변환하는 것이죠.
투입된 연료가 이온화되고
그 이온이 전자기장을 지나며 분사되어
선체가 앞으로 움직이는 방식입니다.
전기추진은 화학식 추진에 비해
추진력 자체는 떨어집니다.
하지만 화학식 추진은 추진력이 큰 만큼
연료 소모량도 커 단시간에 연료를 소진합니다.
반면 전기추진은 연료 소모량이 적어 지속적으로
연료를 소모하며 계속 가속할 수 있습니다.
공기저항이 없는 우주에서 훨씬 더 높은 효율을 가집니다.
이미 해외에서는 연구가 활발하게 이루어지고 있으며,
국내에서는 원자력연구원이 국내 최고 추력의 고전력
전기추력기 운전에 성공했습니다.
이 과정에서 양극의 내열성을 갖추는 것
그리고 음극의 대용량 전자를
안정적으로 공급하는 것이 가장 큰 난제였는데요.
연구팀은 열부하를 가장 많이 받는 부품인
양극을 구리로 제작해 내열성을 더했고,
음극은 토륨-텅스텐 재질로 설계해 전류를
2시간 이상 지속 공급하는데 성공해 난제를 극복했습니다.
지금까지 연구원에서 개발한
전기추력기의 전력은 10 kW 정도인데,
앞으로 추가 연구를 통해
전력을 100 kW까지 늘려갈 계획입니다.
여기에 개발한 추력기의 성능을
정확히 평가할 수 있도록 대형 우주환경모사
시스템을 구축할 것입니다.
궁극적으로는 외부 기관과 협업하여
심우주 탐사에 사용될 수 있는
원자력 전기 추진 기술을 개발하는 것이 목표입니다.