고체연료 시험은 무슨 의미?

깔로~🖐️🖐️

 

북한 노동신문은 오늘(16일) 북한 국방과학원이 고체연료 로켓엔진의 지상분출시험에 성공했다고 밝혔어요. 북한은 이번 시험을 신형 전략무기체계 개발에 꼭 필요한 '중대 시험'으로 명명했다고 해요. 

​

과연 고체연료가 무엇이길래 북한에서 큰 의미를 부여하는 것일까요? 고체연료가 있다면 액체연료도 있다는 말일까요? 오늘 한번같이 알아보아요!

​

▶ 뭐 할 때 필요한 연료?

​

지난 6월 21일, 누리호라 불리는 한국형발사체(KSLV-II)가 성공적으로 발사되었어요. 이로 인하여 우리나라는 1.5톤 급 실용위성을 지구 저궤도에 올려놓을 수 있는 우주기술을 지닌 전 세계 7개의 국가 중 하나가 되었죠. 

​

사실 누리호와 같은 발사체는 로켓(Rocket)의 한 종류에요. 인공위성 등을 우주로 내보내기 위한 로켓을 '우주발사체'라고 하고, 적을 공격하기 위한 폭탄을 실은 로켓을 '탄도미사일'이라고 부르죠. 이러한 로켓을 발사하기 위해서는 당연히 연료가 필요해요. 

​

로켓은 연료가 연소(산소와 만나 불이 붙고 다량의 열과 빛을 내는 현상) 되며 뒤꽁무니의 노즐로 빠르게 빠져나감으로써 그 반작용으로 인해 하늘로 솟구쳐 올라가는 원리에요. 

​

로켓 발사를 위해 다양한 연료가 있으나, 그중 고체로 되어있는 연료를 '고체연료', 액체로 되어있는 연료를 '액체연료'라고 불러요. 그리고 고체연료를 사용하는 로켓을 '고체 로켓', 액체연료를 사용하는 로켓을 '액체 로켓'이라고 부르죠. 

​

즉, 오늘 우리가 이야기할 '연료'는 로켓을 발사하기 위한 연료를 의미해요.

 

출처: 노컷뉴

 

▶ 고체연료 vs 액체연료?

​

앞선 설명을 통해서 고체연료란 고체 형태로 되어있는 연료를 의미한다는 것을 알게 되었어요. 이러한 고체 연료는 일반적으로 질산암모늄과 같은 고체 산화제로 구성되는 경우가 많으며, 이 외에도 가소제, 안정제 등을 포함한 추가적인 물질들이 함께 섞여서 제작되어요. 

​

반면 액체로켓의 경우 일반적으로 등유(케로신)가 사용되어요. 차량에 기름을 주유하는 것처럼, 로켓에도 기름을 주입한다고 생각하면 쉽게 이해할 수 있을 거예요. 

​

그렇다면 액체연료와 고체연료의 장단점은 무엇일까요?

​

고체연료의 가장 큰 장점은 연료를 로켓 안에 채워 놓은 상태로 장기간 보관이 가능하다는 점이에요. 액체연료의 경우, 로켓 안에 미리 채워 놓을 경우, 로켓 내부의 여러 도관들이 부식되는 현상이 벌어져요. 마치 금속이 액체와 닿아있으면 부식이 진행되는 것과 동일한 원리이죠. 하지만 고체연료의 경우 액체가 아니기 때문에 이러한 부식현상이 진행되지 않아 연료가 주입된 상태로 보관이 가능해요.

​

고체연료의 또 하나의 장점으로는 산화 시키기 위한 로켓의 구조가 상대적으로 간단하다는 점이에요. 액체연료의 경우, 로켓 발사를 위해 연료를 연소시키려면 액화산소를 따로 공급해야 하며 적절한 출력에 도달하기 위한 분사량을 조절해야 돼요. 이 때문에 복잡한 구조의 제어 시스템에 기반한 로켓 내부의 엔진 및 기관들이 설계되고 제작되어야 하지만, 고체연료의 경우 연료 자체를 바로 연소시키면 되기 때문에 구조 및 시스템이 상대적으로 간단하고 쉽죠. 

​

하지만 고체연료는 액체연료와 비교하여 치명적인 단점이 있으니 바로 추력을 조절할 수 없다는 것이죠. 고체연료는 한번 연소가 시작될 경우 중단시키거나 연소 속도를 조절하기가 쉽지 않아요. 즉, 고체연료가 모두 다 타버릴 때까지 그냥 놔둬야 한다는 것이죠.

 

출처: NASA

 

▶ 북한이 왜 고체연료에 집착하는가?

​

예전부터 북한은 자신들이 개발하는 로켓이 우주발사체라고 주장해왔어요. 하지만 한미 정보당국은 다른 여러 정황들과 함께 북한이 고체로켓 개발에 집착하는 것을 주목하며, 북한이 사실은 탄도미사일을 개발하는 것이라 추측해왔어요. 그리고 최근에 북한이 아예 대놓고 미사일 개발 사실을 밝힘으로써, 이러한 추측이 맞았다는 것이 증명되었죠. 

​

북한이 고체로켓을 개발하는 것을 보고 어떻게 공격용 미사일을 개발는 것이라 알수 있었을까요?

​

액체연료와 고체연료의 장단점을 비교해 보았을 때, 우주발사체의 경우에는 액체연료를 사용하는 것이 더 유리한 경우가 많아요. 액체연료의 경우, 출력을 제어할 수 있고 이를 통해 연료를 남겨 두었다가 우주 공간에서 필요시에 남은 연료를 사용하여 다시 추진력을 얻을 수도 있기 때문이에요.

​

반면 탄도미사일과 같은 무기의 경우, 고체연료가 훨씬 더 유리해요. 고체연료의 경우 사전에 로켓 안에 주입된 상태로 보관이 가능하기 때문에, 유사시에 훨씬 빠르게 발사가 가능하기 때문이죠. 적을 공격하기 위해서는 속도와 은밀함이 생명이에요. 공격을 준비하는 모습이 적에게 발각되지 않고, 불시에 공격하는 것이 더욱 효과적이기 때문이죠.

​

이러한 측면에서 액체로켓은 공격용으로는 부적절해요. 왜냐하면 액체연료를 로켓에 주입하는데 꽤 많은 시간이 걸리기 때문이에요. 주유소에서 차에 기름을 넣는데도 시간이 꽤나 소요되는것을 생각해볼 때, 엄청난 양의 기름을 로켓에 가득채운다고 생각하면 상당히 오랜 시간이 걸린다는 것이 이해가 되실꺼에요. 

​

현재 한국과 미국은 정찰 자산을 통해서 북한을 실시간으로 감시하고 있어요. 이 때문에 만약 북한이 액체연료를 사용하는 탄도미사일 발사를 시도한다면, 액체연료 주입에 걸리는 시간 동안 이를 미리 파악하고 조치를 취할 수 있죠. 이 때문에 북한에서는 발사까지 시간이 거의 걸리지 않는 고체연료를 사용하는 탄도미사일 개발과 실험에 적극적인 것이에요.

 

출처: BBC