[우주로 가는 새로운 방법은] 車엔진·우주범선서 원자력 로켓까지
화학연료 로켓 천문학적 비용, 과학자들 다양한 아이디어

지난 3월 미국 애틀러스 5호 로켓 발사 장면.
우주엘리베이터 플랫폼 상상도.
'새 지구 탈출법을 찾아라!' 한국인 최초의 우주인 이소연씨가 국제우주정거장에서 맹활약을 펼치고 지구로 귀환함에 따라 국내에도 우주개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 우주로의 진출은 인류의 오랜 꿈. 그러나 기존 화학연료 로켓을 이용한 지구탈출은 엄청난 비용 때문에 한계에 도달하고 있다.

＃새로운 아이디어가 필요한 이유는?

화학연료 로켓을 이용하면 무게 1㎏의 물체를 지상에서 우주로 올리는 데 대략 수천 달러의 비용이 드는 것으로 알려져 있다. 우주관광 비용은 2천만 달러로 한국 돈으로 200억 원에 가까운 막대한 비용이 들어간다. 또 2010년에 완공될 국제우주정거장 건설 비용은 무려 40조 원에 이른다.

우리나라는 이번에 이소연씨(짐 32㎏ 포함)를 우주로 보내는 데 훈련비용을 포함해 모두 260억 원을 들였다. 산술적으로 따져보면 1㎏을 우주로 보내는 데 수 억의 비용이 든 셈이다.

우주진출 비용이 천문학적인 이유는 엄청난 양의 화학 연료 때문이다. 화학 연료는 전체 로켓 중량의 40%, 산화제를 포함할 경우 80%가 연료 관련 중량이다. 참고로 소유즈 발사체의 무게는 310t(탑재체 7.2t)이다. 발사 과정에서 굉음과 함께 로켓엔진에서 연료를 태워 엄청난 양의 하얀 구름을 지면으로 내뿜는다. 엄청난 돈을 하얀 구름으로 날려 보내는 것이다.

지구 중력을 벗어나는 데 드는 비용 때문에 전 세계 과학자들은 새로운 우주선 개발에 열을 올리고 있다. 부산대 최정열(항공우주공학과) 교수는 "기존 로켓을 1세대라면 우주인과 화물을 분리한 우주선을 2세대라 볼 수 있다"며 "현재 수많은 과학자들이 차세대 우주선 개발에 열을 올리고 있다"고 설명했다.

＃포탄에 사람을 넣고 달로 쏜다?

'포탄에 사람을 넣고 달로 쏜다!'

SF영화의 효시로 꼽히는 1902년 조르주 멜리에가 제작한 '달세계 여행'에 나온 우주 진출 방법이다. 당시 상상조차 어려운 달여행을 소재로 다뤄 세상을 놀라게 했다. 대포를 쏘아 사람을 달나라로 보내는 그의 아이디어에 못지않게 요즘 과학자들의 생각도 '엽기적'이다.

최정열 교수도 그들 중 한 명이다. 최 교수는 자동차의 노킹 현상에 착안해 새 로켓 엔진(펄스 데토네이션 엔진) 개발을 진행하고 있다. 노킹 현상은 자동차 내연 기관의 실린더 안에서 연료가 비정상적으로 연소되면서 생기는 폭발 현상. 그는 이 비정상적 폭발현상을 엄청난 점화폭발력으로 활용한 새 로켓엔진 개발을 진행하고 있다. 다소 엽기적이지만 그는 이 연구로 지난해 미국항공우주학회(AIAA)의 최우수논문상을 수상하기도 했다.

이보다 황당한 생각은 우주엘리베이터. 지구 정지궤도 상의 인공위성으로부터 지구 표면까지 줄을 내려 사람이나 화물을 우주로 실어 나르겠다는 생각. 중력에 의해 줄이 지구상으로 떨어지는 것을 방지하기 위해 우주 쪽으로 같은 길이의 줄을 내보내 힘의 균형을 이룬다. 공상과학영화에서나 나올 만한 황당한 아이디어지만 시제품 연구결과 등이 세계적인 과학저널 네이처 지에 꾸준히 소개되고 있다. 또 나사(NASA)의 일부 과학자들도 이 아이디어를 예의주시하고 있다.

＃우주범선과 원자력 등도

화성으로 가는 장거리 우주여행을 위한 우주선 개발도 활발하다. 장거리 우주여행에서는 기존 화학 추진제를 사용하기 어렵다. 이 때문에 나사에서 우주범선이나, 원자력을 이용한 독특한 우주선 개발을 시도하고 있다. 이중 우주범선은 바람 대신 태양빛으로 가는 우주선이다. 처음에는 속도가 느리지만 진공 상태의 우주공간에서 가속을 받게 되면 엄청난 속도로 비행할 수 있다. 과학자들은 태양광을 이용한 우주범선을 이용하면 태양계 끝까지 5년이면 갈 수 있을 것으로 추정하고 있다.

또 원자력 추진 항공모함처럼 원자력 추진 우주선 개발도 활발하다. 원자력 추진 로켓은 소형이면서도 장기간 높은 에너지를 제공하기 때문에 화성 유인 비행 등 태양계 탐사의 새로운 시대를 열 것으로 기대되고 있다.

임원철기자 wclim@busanilbo.com
/ 입력시간: 2008. 04.21. 09:17