우주비행 임무를 마친 뒤에 지구로 회수되지 못하고 우주공간을 떠도는 로케트, 위성 부품 등 우주쓰레기 해결 방안이 우주개발에서 중요한 화제로 되고 있다. 최근 미국 항공우주학과 사이텍포럼에서 스스로 몸체를 먹어치워 우주쓰레기를 남기지 않는 로케트 엔진이 공개됐다.

영국 글래스고대학교 과학공학학원 연구팀은 최근 미국 플로리다주에서 열린 미국항공우주학회 사이텍 포럼에서 ‘자가포식’하는 로케트를 소개했다.

‘자가포식’은 생물학에서 주로 사용되는 용어인데 ‘스스로 먹는다’는 뜻이다. 세포내에서 불필요하거나 고장난 작은 기관을 세포가 스스로 분해시키는 원리이다. 연구팀은 이 ‘자가포식’원리를 공학에 리용해 비행중 스스로 동체를 분해하고 분해된 조각을 다시 동력으로 사용하는 ‘자가포식 로케트 엔진’을 개발했다.

자가포식 로케트 엔진이라는 개념은 1938년에 구상돼 특허까지 출원된 바 있다. 하지만 엔진 통제력을 높여 상용화 가능성을 높인건 글래스고대학교 연구팀이 국외 대학교와의 공동연구를 통해 2018년 개발한 로케트 엔진이 처음이다.

글래스고대학교 연구팀은 이번 연구를 통해 기존 로케트 엔진에 더 강력한 액체 추진체를 적용할 가능성을 추가로 립증했다. 또 플라스틱으로 동체를 녹여 엔진으로 활용할 방법을 보다 구체화했다. 연구팀은 “자가포식 엔진을 실제 상용화하는 데 필수적인 단계”라고 설명했다.

그들이 소개한 로케트 엔진은 고밀도 폴리에틸렌(聚乙烯) 비닐로 이뤄진 본체를 연료로 사용한다. 로케트의 주 추진체는 기체형 산소와 메테인(甲烷)계 탄화수소인 프로판(丙烷 ) 혼합물이다. 혼합물이 연소되면서 발생하는 페열을 리용해 동체를 점점 녹이는 방식이다. 녹은 플라스틱은 다시 추가 연료로 공급되여 액체 프로판 혼합물과 함께 연소된다.

연구팀이 성능을 실험한 결과 녹은 비닐 동체만으로 전체 연료의 5분의 1에 해당하는 량을 공급할 수 있는 것으로 나타났다. 이렇게 작동된 로케트 엔진은 약 100톤에 이르는 추력을 생산했다. 연구팀은 “로케트 엔진은 스스로 소모돼 사라지기 때문에 우주쓰레기를 줄이는 데 도움이 될 것”이라고 설명했다. 또 동체 자체를 추진력으로 활용할 수 있기 때문에 로케트 엔진의 질량을 줄일 수 있다는 설명이다. 연구팀은 엔진 무게를 줄인 대신 로케트에 다른 탑재체를 더 실을 수 있을 것이라고도 설명했다.

연구팀은 스스로 먹는 로케트 엔진이 차세대 로케트 엔진이 될 수 있다고 보고 있다. 상용화까지 아직은 도전해야 할 기술령역이 산재해 있지만 엔진을 실험적으로 구현하게 됐다는 데 의의가 있다는 것이다.

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