저장성까지 갖춘 친환경 추진체 개발 방향 제시
포스텍 연구팀이 탄소 배출 없는 암모니아 추진제를 개발하는 데 성공했다.
 |
| ▲ 탄소 배출 없는 암모니아 추진제를 개발한 연구진(왼쪽부터 포스텍 이안나 교수, 박사과정 이정락, 한기연 강홍재 선임연구원). [포스텍 제공] |
포스텍은 기계공학과 이안나 교수, 박사과정 이정락 씨 연구팀이 한국기계연구원(KIMM) 강홍재 선임 연구원과 함께 '탄소 배출 제로' 암모니아 추진제를 개발하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.
이번 연구성과는 기존 로켓 연료의 환경적 문제를 해결하면서도 성능과 안정성을 동시에 확보해, 우주 추진 기술의 친환경 전환을 앞당길 핵심 기술로 주목받으며, 추진제 및 연소 분야 국제 학술지 '연료(Fuel)'에 게재됐다.
최근 위성 군집 운용, 달 탐사 등 장기간 수행되는 우주 프로젝트가 늘어나면서 추진제의 '저장성'이 핵심 기술로 부상하고 있다. 오랜 시간 보관한 뒤에도 바로 시동이 걸리고 안정적으로 작동해야 하기 때문이다.
연구팀은 이산화탄소나 그을음을 배출하지 않으면서도 보관과 취급이 쉬운 암모니아에 주목했다. 암모니아는 수소 저장 효율이 높고 장기 보관이 가능하지만, 불이 잘 붙지 않는 낮은 점화성이 실용화를 막는 걸림돌이었다.
 |
| ▲ 암모니아-아산화질소 이원 액체추진기관 모식도 및 작동 장면. [포스텍 제공] |
이번 연구에서 연구팀은 아산화질소(N₂O)를 산화제로 쓰고, 여기에 '회전 활주 아크(RGA) 플라즈마 점화 기술'을 접목했다. RGA 플라즈마는 3차원 공간에서 플라즈마를 활성화해 암모니아에 확실하게 불을 붙이고, 연소를 안정적으로 지속시킨다.
실험 결과, '암모니아–아산화질소' 추진계는 기존의 '아산화질소–탄화수소' 조합보다 추진 효율이 높고 연소 온도는 낮아, 성능과 열적 안정성을 동시에 확보하며 화염이 안정적으로 유지됐다. 특히, 플라즈마 시동 가스로 암모니아와 아산화질소 모두 사용할 수 있어 재시동성과 운용 유연성이 크게 향상됐다.
이번 성과는 '탄소 배출 없는 우주 추진'으로의 전환을 앞당길 중요한 전환점으로 평가된다. 저장이 쉬운 연료, 단순한 산화제 조합, 안정적인 플라즈마 점화를 결합함으로써 '탄소 중립·저열 부하·재시동 가능성'을 동시에 실현할 수 있는 새로운 로드맵을 제시했기 때문이다.
이안나 교수는 "암모니아의 낮은 점화성과 연소 안정성 문제를 혁신적인 플라즈마 기술로 극복했다"며 "저장성까지 갖춘 친환경 추진체 개발의 방향을 제시한 셈"이라고 기대감을 밝혔다.
KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr
[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]
