한국이 세계 우주 로켓 시장의 대세인 ‘재사용’ 엔진 개발에 성공했다.

‘1회용’인 첫 한국형 우주발사체 ‘누리호’의 한계를 극복해 미국의 스페이스X 등의 첨단 로켓과 경쟁할 수 있는 원천 기술을 확보한 성과로 평가된다.

한국항공우주연구원(KARIㆍ이하 항우연)은 최근 위성 다중 발사와 발사체 재활용의 핵심기술을 확보하기 위해 개발한 9t급 엔진 검증 시제의 재점화 연소 시험에 성공했다고 24일 밝혔다.

항우연은 2016년부터 엔진 재점화 기술을 연구해 왔으며, 이번에 처음으로 검증 시제를 제작해 320초간 엔진을 가동한 후 껐다가 370초 후에 다시 점화하는 실험을 성공적으로 마쳤다. 기존에 항우연이 개발해 지난달 21일 누리호 발사때 사용한 7t급, 75t급 엔진의 경우 1회 점화만 가능해 효율적인 활용과 다양한 임무 수행, 재사용 등이 원천적으로 불가능했다. 또 이번에 실험한 9t급 엔진은 보다 진보한 기술인 다단연소사이클 방식이 적용됐다. ‘거꾸로 타는 보일러’처럼 터빈을 돌리고 나온 가스를 다시 연소기에 넣어서 태우는 방식이다. 기존 7t급, 75t급 엔진이 터빈을 돌린 가스를 곧바로 배출하는 ‘가스발생기’식 개방형사이클 방식을 사용하는 데에 비해 다단연소사이클 방식은 5~7% 이상 연료 효율이 높다.

항우연은 이 기술들을 앞으로 누리호 성능개량 및 차세대 발사체 개발에 활용할 계획이다. 엔진 재점화가 가능하게 되면 발사체의 성능이 획기적으로 개선돼 경제성을 확보할 수 있다. 엔진을 껐다가 켰다가 하면서 1회 발사에서 하나의 궤도가 아닌 여러 궤도에서의 임무 수행이 가능하다. 연료를 적게 쓸 수 있어 위성 투입 능력도 늘릴 수 있다.

무엇보다 로켓 재활용을 위한 핵심 기술이다. 현재 스페이스X의 팰컨9 로켓, 블루오리진의 우주관광용 로켓 ‘뉴셰퍼드호’ 등이 엔진 재점화 및 추력 조절 기술을 이용해 임무 수행 후 방향 전환 및 착륙 속도를 줄여서 귀환하는 방법을 채택하고 있다. 이로 인해 우주발사체를 여러 번 활용할 수 있게 돼 1회당 발사 비용을 최소 2000만달러대까지 낮출 수 있다.

한영민 항우연 발사체엔진개발부장은 "이번 실험 성공으로 재점화 엔진 기술 확보를 위한 기술 연구의 절반 정도는 달성했다고 본다"면서 "앞으로 재점화는 물론 추력 조절까지 가능한 엔진을 개발해 내년 이후에 진행될 예정인 누리호 고도화 사업에 적용할 계획"이라고 말했다.