[대한민국 희망 프로젝트]<310> 우주로켓

요즘 나로호 발사 뉴스가 많습니다. 신문을 펼쳐도 TV를 틀어도 나로호 발사가 제때 이뤄지지 않아 속상한 이야기가 대부분이죠. 왜 모두들 나로호에 관심을 가지고 있을까요. 그건 나로호가 우리나라에서는 처음으로 인공위성을 우주로 쏘는 로켓이기 때문입니다. `발사체`라는 이름으로 더 많이 이야기 되는 우주 로켓은 매우 중요한 기술이어서 다른 나라에게 가르쳐 주기가 힘듭니다.

자칫 잘못하면 우주 로켓을 이용해 미사일 같은 군사 무기를 만들 수 있기 때문이죠. 하지만 우리나라는 우주 로켓을 좀 더 과학적으로 활용하려고 노력하고 있습니다. 아직까지 인공위성을 쏘기 위해서 외국 로켓과 기술을 빌려야 하는 상황입니다. 이 때문에 언제든지 원하는 시기에 위성을 발사해 TV를 보게 하거나 날씨를 파악하는 데 도움을 주는 우리나라 우주 로켓이 필요합니다. 지구를 돌며 언제나 함께하는 위성의 밑거름이 되는 우주로켓이 무엇인지 알아보겠습니다.

Q:우주로켓은 무엇인가요.

A:로켓은 불꽃놀이에서도 많이 볼 수 있습니다. 작은 심지에 불을 붙여 땅에 꽂아 둔 기다란 막대가 하늘로 치솟죠. 화약이 있어 불꽃을 내뿜으며 그 힘으로 날아갑니다. 로켓은 미사일이나 위성 발사체 등에서도 이용되죠. 좀 더 큰 물체를 날리기 위해 순간적인 에너지가 필요합니다. 비행기와 다른 점은 불을 붙여 힘을 얻는 다는 거죠. 이 과정이 연소입니다. 연소를 위해 액체나 고체 물질을 이용하는데 좀 더 강한 힘으로 하늘까지 쏘아 올려 인공위성이 지구를 돌 수 있는 궤도까지 물체를 날려 보내는 것이 우주 로켓입니다.

Q:우주 로켓을 쏘는데 필요한 물질은 어떤 종류가 있나요.

A:우주 로켓은 연소시키는 물질(추진제) 종류에 다라 액체엔진과 고체모터로 구분합니다. 액체엔진은 추진제가 액체 상태로 연료와 연료를 태우는 산화제(산소) 탱크에 별도로 저장됩니다. 추진제를 연소실에 공급한 뒤에 연소시켜 고온·고압의 가스가 뿜어져 나옵니다. 이 힘으로 로켓을 쏘아 올리는 힘(추진력)을 얻습니다.

고체모터는 연료와 산화제가 섞인 고체 형태의 물질을 연소실에 미리 넣어두었다고 보면 됩니다. 고체 추진제를 연소가스를 내뿜는 방식으로 추진력을 얻습니다. 오랫동안 보관이 가능하고 아무 때나 불을 붙여 추진력을 얻을 수 있어 우주 발사체나 미사일 등에 널리 사용됩니다.

Q: 나로호는 어떤 물질을 이용해 발사되나요.

A: 나로호는 밑부분(1단)의 액체 엔진과 윗부분(2단)의 고체모터로 2단으로 이뤄져 있습니다. 나로호를 쏘는 목적은 무게 100㎏의 위성 `나로과학위성`을 우주에 보내 지구 주변을 돌게 하는 거죠. 위성을 원하는 궤도에 진입시키기 위해서는 속도가 매우 중요합니다. 나로과학위성이 지구 주변을 도는 고도 300㎞~1500㎞의 타원형 궤도를 돌게 하기 위해서는 초속 8㎞의 속도가 있어야 합니다. 1단 액체엔진과 2단 고체모터가 속도를 조절해 위성을 우주 궤도에 올리는 것이 나로호 발사체(우주로켓)의 역할입니다.

Q:나로호에 쓰이는 액체는 무엇입니까.

A: 우주로켓에는 다양한 연료가 사용되는데 나로호 액체 연료는 등유의 일정인 `케로신`이 사용됩니다. 로켓 액체연료는 크게 산화제와 연료로 구성됩니다. 각 국가에서 만든 로켓의 특성에 따라 연료 성분도 다양합니다. 2차 세계대전 때 독일이 개발했던 V2로켓은 물이 섞인 알콜을 연료로 사용하고 액체산소를 산화제로 사용했죠. 미국에서 탄도미사일과 위성 발사체로 쓰이는 `쥬피터`는 액체산소와 케로신을 사용합니다. 나로호 1단에도 액체산소와 케로신이 사용됩니다. 액체산소·케로신 조합은 환경 오염을 유발하지 않는 특징이 있습니다.

액체 산소는 독성이 없고 다루거나 저장하는데 편리합니다. 케로신은 원유를 정제해서 만들기 때문에 쉽게 공급할 수 있죠. 사용하기가 쉽고 가격이 낮은 것이 특징입니다. 환경을 오염시키지 않는 또 다른 물질인 액체 수소에 비해 밀도가 커 연료를 담는 탱크를 작게 만들 수 있습니다.

주최: 전자신문 후원:교육과학기술부·한국교육학술정보원

권동준기자 djkwon@etnews.com