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 2023년 5월 25일, 누리호의 3차 발사가 성공하였습니다. 이 누리호가 우주에 가려면 꼭 필요한 것이 있습니다. 바로 로켓엔진입니다. 지금부터 누리호의 로켓엔진에 대해 설명해 드리도록 하겠습니다.

                                                   <누리호 4호기 75톤급 엔진>(사진 우주기자단)

 먼저, 로켓엔진의 종류는 고체 연료 엔진과 액체 연료 엔진으로 나뉩니다. 누리호는 이 중 액체연료 엔진입니다. 누리호는 총 3단으로 이루어져 있는데, 각각 1단에 4개, 2단에 1개, 3단에 1개가 있습니다. 

 1단 엔진의 추력은 75톤이고, 누리호가 지상에서 올라가는 것을 도와줍니다. 2단 엔진은 1단엔진과 같이 추력은 75톤입니다. 1단이 분리된 후, 50km가량 점화합니다. 마지막 3단 엔진은 위성과 연결되어 속도조절이 가능한 엔진입니다. 목적은 위성의 속도가 시속 7.5km에 도달하도록 만드는 것입니다. 특징은 다른 엔진에 비해 연소가 긴 것입니다. 

 누리호의 연료는 추진제와 케로신입니다. 여기서 추진제는 산화제와 액체산소이고, 케로신은 우리가 잘 아는 등유의 한 종류입니다. 이 추진제와 케로신을 펌프를 이용해 분사기를 거쳐 점화실에 들어가 폭발시켜 가스를 만듭니다. 이 가스가 노즐목을 통과하면서 속도에너지로 변환됩니다. 이 속도에너지가 지표면과의 작용과 반작용을 통해 우주로 나아갑니다. 이 가스의 앞력이 높아질수록 추진력이 높아집니다. 추진력이 높아지면 페이로드(물건을 담을 수 있는 양)가 늘어납니다. 여기서 연료를 주입하는 펌프는 펌프를 움직이는 가스로 움직입니다.

 이 엔진을 조립할 때는 플랫폼이라는 곳 위에 엔진을 놓고 조립합니다. 이 엔진의 부품을 만드는 협력업체가 무려 300개 이상이나 있습니다. 엔진 조립시간은 평균 3개월 이라고 합니다.

 문제는 이 연료의 온도 입니다. 연소가스의 온도는 3500℃나 됩니다. 대부분 금속은 이 온도에서 녹기 때문에 이륙 전 연소실을 냉각시켜야 합니다. 로켓이 우주로 갈 때에도 연료를 거꾸로 주입하는 재생 냉각을 해야 합니다. 연소실에 있는 세로줄은 얇은 관으로 재생냉각에 사용하는 관입니다.

 이 로켓을 새로 만드는 방법은 클러스트링이 있습니다. 같은 엔진을 여러 개 달아 새로운 엔진을 만드는 것입니다. 하지만 엔진을 많이 클러스트링 할 수 록 미세한 밸브조정이 필요합니다.

 로켓 본체에 사용하는 금속은 고온을 견디는 인코넬(니켈+구리+크로뮴)입니다. 그리고 연료탱크와 본체의 두께는 2mm밖에 안되지만,  등방성 격자구조 라고 불리는 삼각형 구조 덕분에 안정적이게 비행할 수 있습니다.

 마지막으로 이 로켓이 우주에 가려면 꼭 필요한 것이 있습니다. 바로, 에비오닉스 입니다. 이것은 로켓의 온도, 방향 등을 제어하는 프로그램입니다. 이 에비오닉스는 로켓의 뇌와 같습니다.

 로켓엔진은 로켓의 심장입니다. 로켓이 움직이게 합니다. 로켓의 시대는 이제 시작입니다. 다양한 차세대 발사체가 생겨날 겁니다.로켓엔진은 어려워보이지만, 누구나 이해할 수 있습니다. 로켓엔진을 집적보니 신기하기도 하고 신비로워 보였습니다. 앞으로더 열심히 누리호를 조사해봐야 겠습니다.

 이상 차지환 기자였습니다.