ICBM / 터보펌프 !!!
우리 군이 북한이 쏜 ICBM이 서해로 낙하한 이후 인양에 성공하여 터보 펌프를 분석하고 있다고 한다.
터보 펌프가 도대체 뭐길래.. 이렇게 중요하게 생각하나?
난 최근에 우주 관련 업무를 살짝.. 아주 사알짝 몸을 담궜기 때문에 이에 대해서 알 수 있었는데,
우리 나라의 발사체 기술은 "누리호" 의 성공으로 한층 진일보했다고 다들 알고 있다.
하지만 그 이면에는 러시아에서 통째로 전달된 엔진의 핵심적인 부품들로 인한 역설계가 주요했다고 한다.
그럼 터보 펌프는 무슨 역할을 하는가? 아래 그림을 먼저 보자.
그림에서 보면, 아래 다이어 그램에서 초록색, 파란색, 빨간색으로 이루어진 유체의 이동 경로가 있다.
로켓이란 지상의 어떠한 물체를 중력이 지구쪽으로 끌어당기는 힘에 반하여 공중으로 물체를 올려놓아야 하는데, 이를 위한 에너지를 발생시키는 장치이다. 작은 프로펠러나 터빈 엔진 등으로는 해결이 안되고, 직접적으로 산소와 연료가 혼합되어 연소시키고, 이 연소 가스를 노즐로 배출함으로써 추력을 얻는 장치이다.
그럼 보다 더 강한 힘을 얻기 위해서는 어떻게 해야 할까? 압축된 산소와 압축된 연료를 사용한다면 좁은 영역에서 더 큰 힘을 발생할 수 있지 않을까? 그러면 압축을 위해서는 어떤 장치를 써야하지...?
아마 이 글을 읽는 몇몇은 대답할 수 있으리라.. "압축기"
압축기를 사용하면 공기나 산소, 연료 등을 압축할 수 있는 것은 당연하다. 하지만 압축을 위해서는 어떤 장치를 사용해야 할까? 여기서 터빈이라는 용어가 나온다. 우리가 흔히 터빈이라고 하면, 돌아가는 날개를 이야기하는데.. 실제로 터보 펌프에서 압축기와 터빈의 형태를 일반인이 보았을 때는 유사하다. 다 날개가 있어 보이고, 뭐지...? 할거다..
아래의 그림을 보면 터빈은 Axial Turbine 과 Radial Turbine 으로 일반적으로 나뉜다.
아래는 압축기이고, Centrifugal Compressor 라고 부른다. 어떤가 Radial Turbine 과 비슷하지 않은가?
하지만 기능은 정반대인데, 터빈은 연소된 고온 고압의 가스가 터빈 블레이드를 거치면서 압축기를 돌리는 힘이 되고, 그래서 터빈 출구에서는 저온 저압의 가스가 토출되게 된다.
반대로 압축기는 터빈의 힘으로 인하여 돌아가게 되고, 저온 저압의 연료 (Fuel) 및 산소 (Oxidizer) 를 고온 고압의 상태로 바꾸어 주게 된다.
그럼 이렇게 압축된 연료 및 산소를 저~ 위 그림의 10번에서 보이는 연소실 (Combustion Chamber) 로 보내게 되면 거기서 연소가 일어나고, 연소된 고압 고온의 연소 가스가 노출을 통해 분출되면서 추력을 얻게 되는 것이다. (아래 그림 참고)
그런데 현재 이 터보 펌프 기술은 국내에 솔직히 선진국의 반열에 올라 있지는 않다고 생각한다. 아주 잠깐 발을 들였을 때도 기본적으로 국내 학계 / 산업계 / 연구계 모두 아직 우리나라의 기술이 높지 않음을 다들 인지하고 있으며, 그렇기 때문에 정부에서도 발사체의 개발 부분에서 터보 펌프의 개발을 우선순위로 두고 있다.
그런 와중에 현재까지는 우리보다는 로켓 기술력에서 앞선다고 평가 받고 있는 북에서 발사한 로켓의 터보 펌프가 우리 군에 의해서 획득되게 되었으니, 참으로 행운이 아닐 수 없다.
심지어 90톤 급에 사용하는 터보 펌프이니, 현재 우리나라에서 향후 소형 발사체에 관심이 많은데.. 최소 3톤에서 30톤 급 발사체이니, 많이 많이 역설계 (Reverse Engineering) 해서 우리나라 과학 발전에 많은 도움이 되길 바란다.
아마 기사에 나오진 않았지만 터보 펌프 이외에도 꽤 많은 부품에 대한 수거를 했을 것 같고, 군 내부적으로 국방과학연구소 내부적으로는 매우 고무적인 자료일 것으로 생각된다.
아직도 국내의 많은 연구자들은 위의 나사에서 발생한 문서 (1973년 발행) 에 기반하여 공부를 진행하고 있고, 심지어 이 문서도 러시아의 자료를 많이 참고하였다고 하니...
우주... 발사체 기술이 얼마나 기술적으로 비밀이 많은지 알 수 있을 것이다.
부디 잘 뜯어봐서 많은 도움이 되길...