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▲ 영화 속 신기전의 모습 | 9월초 개봉하는 영화 <신기전(神機箭)>은 제목 그대로 세종이 극비리에 개발한 세계 최초 다연발 로켓화포를 소재로 한다.
‘신기전(神機箭)’은 고려 말에 최무선이 화약국에서 만든 무기인 ‘주화(走火, 달리는 불)’를 개량해서 명명한 것이다. 채연석 박사(전 한국항공우주연구원 원장)의 노력에 의해 빛을 본 신기전. 병기도설에 기록된 신기전에 대한 내용은 세계에서 가장 오래됐다. 또한 신기전의 설계도는 세계우주항공학회(IAF)로부터 현존하는 세계 최고(最古)의 로켓설계도로 인정받았다.
지난달 19일 KAIST에선 ‘08 과학(항공우주) 디플로마 아홉 번째이자 마지막 강연 ’우주 로켓 연구동향‘이 열렸다. 로켓 역사로부터 현재까지 세계 각국의 연구개발 현황에서 ‘신기전(神機箭)’은 한 자리를 차지했다. 한국항공우주연구원 이수용 박사는 지구관측이나 원격탐사 연구 또는 미소중력에서의 신재료나 의약품 개발연구 등에 활용할 목적으로 개발하고 있는 위성 발사용 우주 로켓에 대해 설명했다.
구조비를 보면 로켓은 대부분 기름이다. 기름빼면 대부분 쇳덩이인 자동차와 대조적이다.
로켓의 종류는 고체, 액체, 하이브리드 세 가지다. 고체로켓은 안이 고무 같은데 적용성이 편해 무기로 사용한다. 다루기 편하고 쉽게 쏠 수 있다. 액체로켓은 정전기로 이동 중에 폭발하기도 한다. 산화력이 강하고 비추력이 높아 우주나 장거리를 가는데 좋다. 액체로켓은 발사 뒤에도 점화와 소화를 반복할 수 있다.
비추력이란 추진제 무게당 추력으로 1kg 추진제를 가지고 얼마 만큼 힘을 내느냐와 연관된다. 이 박사는 자동차 연비와 비슷한 개념이라고 비유했다. 하이브리드로켓은 고체연료와 액체산화제를 통해 둘의 장점을 다 가지고 있으나 동시에 둘의 단점도 지닌다.
로켓에서 돈이 가장 많이 들어가는 부분은 바로 ‘엔진’이다. 이 박사에 따르면 러시아가 좋은 엔진 기술을 보유하고 있다. 한편 일본은 고체로켓인 ‘M-V’를 자체개발해 쐈다. 우리나라는 터보펌프식 로켓개발에 주력하고 있다.
저궤도(LEO, Low Earth Orbit)에서는 발사체 속도가 9.3∼10km/s 안에는 들어가야 떨어지지 않는다. 정지궤도에서는 발사체가 약 13.8km/s 속도로 가야 위성을 띄워줄 수 있다고 이 박사는 전했다.
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▲ 과학기술위성1호 | 오후에는 KAIST 강경인 인공위성연구센터 위성연구실장의 ‘우주환경과 위성전자공학’ 강연이 이어졌다. 최근 KSLV-1 점검 문제로 발사가 연기돼 화제를 모았던 과학기술위성 2호. KAIST 인공위성센터는 우리별과 과학기술위성 개발의 메카이다.
위성체 전장시스템의 동작 환경을 살펴보면 지상 환경(제작 및 시험 환경)에서는 산화와 습도를 고려해야 한다. 우주 환경(궤도 환경)은 태양풍, 지구 주변의 대기(고진공), 지구의 자기장, 우주 방사선이 관건이다. 우주 방사선은 에너지를 가진 양성자와 전자가 지구 자기장에 의해 갇혀서 형성되는 반 알랜 방사선 벨트, 태양에서 날아오는 입자, 은하에서 날아오는 우주선(Galactic Cosmic Radiation) 등이 있다. 우주 방사선은 계절마다 바뀌기 때문에 각 모델이 다른데 NASA의 것을 많이 사용한다고 한다.
발사 환경(궤도 진입 환경)은 △ 기계구조물에 대한 진동 △ 로켓의 가속도에 의한 하중 증가 △ 분리 과정의 파이로 충격 △ 대기권 상승중 공기 마찰에 의한 열 충격 △ 대기압에서 진공 상태로 압력 변화 등을 살핀다.
한편 강연에서는 전자부품의 등급분류, MIL-STD-883 의 시험 항목에 대한 전자 부품의 규격 및 부품 시험이 소개됐다. 위성용 전자 회로를 설계할 때는 우주 방사선, 열 전달, 기계적 구조를 고려해야 한다. 아울러 전자 부품의 시험에서는 우주환경(궤도환경) 시험과 발사환경 시험, 부품수명 등이 중요하다. |