제 2의 '스푸트니크 쇼크' 올까?

https://rosatom-renewables.ru/eng/press/photo/

 

러시아, 화성까지 30일…플라스마 로켓 엔진 개발 가속화

러시아 로사톰(Rosatom) 연구진이 화성까지 30~60일 내에 도달할 수 있는 플라스마 전기 로켓 엔진을 개발하고 있다고 발표했다. 기존 화학 연료 로켓보다 훨씬 빠른 속도를 제공하는 이 엔진은 전기적 가속을 이용한 플라스마 추진 기술을 활용한다. 연구진은 2030년까지 우주 비행에 적용될 수 있을 것으로 전망했다. 

이번에 발표된 플라스마 엔진은 전통적인 연료 연소 방식이 아니다. 전자와 양성자를 전자기장을 통해 가속하여 추진력을 얻는 방식이다. 연구진에 따르면, 엔진은 수소를 연료로 사용하여 플라스마를 100km/s(시속 약 36만 km)까지 가속할 수 있다. 현재 로사톰 연구진은 플라스마 엔진의 실험용 프로토타입을 개발했다. 이 엔진을 대형 우주 환경 시뮬레이션 챔버(길이 14m, 직경 4m)에서 실험 중이다. 로사톰 연구소의 과학 책임자인 알렉세이 보로노프(Alexei Voronov)는 “플라스마 엔진을 이용하면 화성까지 단 30~60일 만에 도달할 수 있으며, 이는 우주비행사의 생존 가능성을 크게 높일 것”이라고 강조했다.

화학 연료 로켓은 높은 추력을 제공하지만, 연료 소모가 많고 장거리 우주 비행에 비효율적이다. 현재 화성 탐사에 사용되는 기존 화학 로켓의 최대 속도는 약 4.5km/s이다. 화성까지 도달하는 데 9~12개월이 걸린다. 특히, 화성 유인 탐사는 지구와 화성의 공전 주기(약 26개월)를 고려해야 하므로, 한 번의 왕복에 3년 이상이 소요된다.

 

반면,  플라스마 추진 시스템은 전기를 이용해 플라스마 상태의 이온을 가속하여 추진력을 얻는 방식이다. 기존 화학 추진보다 훨씬 적은 연료로 장기간 운용 가능하다. 전력 소비량(300kW)에 비해 높은 효율을 제공하는 것이다. 또한 화학 연료 엔진에 비해서 고온에서 작동할 필요가 없어 엔진 부품의 내구성을 높일 수 있다는 점이다. 이 플라스마 엔진을 활용하면 화성까지 편도 여행 시간을 1~2달로 단축할 수 있다. 이는 우주비행사의 방사선 피폭 문제와 보급 부담을 대폭 줄일 수 있는 가장 쉬운 방법이다. 

다만, 플라스마 엔진은 우주 환경에서의 장기적인 안정성과 연료 공급 문제, 방사선 안전성 문제 등 해결해야 할 기술적 과제가 남아 있다. 연구진은 2030년까지 우주 비행 모델을 완성하고 실전 배치한다는 계획을 밝혔다. 

이번 연구가 성공한다면, 우주 항행 기술의 패러다임이 바뀔 가능성이 크다. 현재 스페이스X는 메탄 기반 '랩터 엔진'을 사용한 '스타십(Starship)' 로켓을 통해 화성 유인 탐사를 준비 중이다. 그러나 러시아의 플라스마 엔진이 성공적으로 개발될 경우, 스페이스X를 비롯한 기존 우주 기업들의 전략에 큰 영향을 미칠 것이라는 분석이 나온다. 일종의 '게임 체인저'로 작용할 가능성이 높다. 

또한, 플라스마 엔진이 상용화되면 화성뿐만 아니라 태양계 외곽 탐사, 우주 화물 운송 등 다양한 분야에서 새로운 기회들이 만들어질 가능성이 높다. 

 

은이은 | unyiun@outlook.kr 

 

https://www.world-nuclear-news.org/articles/mars-in-30-days-russia-unveils-prototype-of-plasma-rocket-engine 

https://interestingengineering.com/space/russia-plasma-engine-could-reach-mars-early