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[IT뉴스]“그을음·이산화탄소 없다”…친환경 우주로켓 시대 온다

온카뱅크관리자

2025-10-28 15:07:36

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 포스텍, 암모니아-아산화질소 추진제 개발 추진효율 높고, 연소온도 낮아..재시동 향상 
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 <img alt="포스텍이 개발한 ‘암모니아-아산화질소 액체추진기관 모식도’ 포스텍 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/28/dt/20251028150422527pbfg.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="Y9hMmPtWTz" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/28/dt/20251028150422527pbfg.jpg" width="658">
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 포스텍이 개발한 ‘암모니아-아산화질소 액체추진기관 모식도’ 포스텍 제공.
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 무탄소 연료인 암모니아를 활용해 그을음과 이산화탄소를 배출하지 않는 친환경 우주 추진제가 개발됐다.
 포스텍은 이안나 기계공학과 교수 연구팀과 강홍재 한국기계연구원 선임연구원이 함께 기존 로켓 연료의 환경적 문제를 해결하면서 성능과 안정성을 높일 수 있는 ‘암모니아 추진제’를 개발했다고 28일 밝혔다.
 다음달 27일 예정된 누리호 4차 발사를 비롯해 대부분의 로켓은 탄화수소계 연료를 사용해 연소 시 그을음과 이산화탄소를 배출하는 환경적 한계를 갖고 있다.
 최근 위성 군집 운용과 달 탐사 등 장기간 수행되는 우주 프로젝트가 늘어나면서 추진제의 ‘저장성’이 핵심 기술로 부상하고 있다. 오랜 시간 보관한 후에도 바로 시동이 걸리고 안정적으로 작동해야 한다. 마치 오래 세워둔 자동차가 한 번에 시동이 걸려야 하는 것과 같은 원리다.
 연구팀은 이산화탄소나 그을음을 배출하지 않으면서 보관과 취급이 쉬운 암모니아에 주목했다. 암모니아는 수소 저장 효율이 높고 장기 보관이 가능하지만, 불이 잘 붙지 않는 낮은 점화성으로 인해 실용화에 걸림돌이 돼 왔다.
 연구팀은 암모니아에 산화제인 ‘아산화질소’와 ‘회전 활주 아크 플라즈마 점화 기술’(RGA)을 접목했다. RGA 플라즈마는 3차원 공간에서 플라즈마를 활성화해 암모니아에 불이 잘 붙도록 만들고 안정적으로 연소가 지속되도록 유도한다.
 암모니아–아산화질소 추진제는 기존 아산화질소–탄화수소 조합보다 비추력(추진 효율)이 높고 연소 온도는 낮은 것으로 실험결과 확인됐다. 이는 암모니아-아산화질소 추진제가 성능과 열적 안정성을 동시에 확보하고 있음을 의미한다.
 아울러, 연료와 산화제 간 혼합 비율인 ‘당량비’ 범위가 0.33∼3.0으로 넓어도 화염이 안정적으로 유지됐고, 플라즈마 시동 가스로 추진제의 재시동성과 운용 유연성이 크게 높였다고 연구팀은 설명했다.
 이번 성과는 탄소 배출 없는 우주 추진제 개발을 앞당길 중요한 전환점으로 평가된다. 저장이 쉬운 연료, 산화제 조합, 안정적인 플라즈마 점화를 결합해 탄소 중립, 저열 부하, 재시동 가능성을 동시에 실현할 수 있는 로드맵이 제시됐다.
 이안나 포스텍 교수는 “암모니아의 낮은 점화성과 연소 안정성 문제를 혁신적인 플라즈마 기술로 극복했다”며 “탄소 배출 없는 우주 추진 시스템으로의 전환을 앞당길 중요한 전환점이 될 것”이라고 말했다.
 강홍재 기계연 선임연구원은 “RGA 기반 플라즈마 점화 기술은 재시동이 요구되는 발사체 및 탐사선 등 다양한 우주 임무에 폭넓게 적용될 수 있다”며 “저장이 쉬운 연료, 안정적인 플라즈마 점화를 통해 탄소중립·저열부하·재시동 가능성을 동시에 실현할 수 있는 새로운 로드맵이 될 것”이라고 평가했다.
 이 연구결과는 추진제 및 연소 분야 국제 학술지 ‘연료’에 실렸다.
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 <img alt="이안나(왼쪽부터) 포스텍 교수, 이정락 박사과정생, 강홍재 기계연 선임연구원. 포스텍 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/28/dt/20251028150423805eyfs.jpg" data-org-width="593" dmcf-mid="GInpRFmjT7" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/28/dt/20251028150423805eyfs.jpg" width="658">
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 이안나(왼쪽부터) 포스텍 교수, 이정락 박사과정생, 강홍재 기계연 선임연구원. 포스텍 제공.
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 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr
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