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기타공학/다른 공학들

세계 최대 로켓을 넘어설 스페이스X의 팰콘 헤비


스페이스X의 팰콘 헤비로켓이 주목 받는 이유



* 2018년 2월 6일 현지시간 오후, 세계 최강의 로켓 '팰콘 헤비'가 첫 발사에 성공하였습니다.



'스타맨'이라 불리는 더미가 탄 테슬러 로드스터가 첫 화물인데, 영상을 라이브 스트리밍 으로 송출 중입니다. 



부스터 2기는 무사히 귀환 하였고, 분리된 1단은 추진에 문제가 생겨 회수에 실패 했다고 하는군요. 시속 500km로 추락했다고 합니다.





BBC 영문기사 >> Elon Musk's Falcon Heavy rocket launches successfully


유튜브 라이브 >> Live Views of Starman



* 2018년 1월에 발행된 포스팅에 업데이트 되었습니다.


www.nasa.gov




인류 역사상 가장 덩치가 컸던 로켓은 바로 나사의 '새턴V' 입니다. 



인류를 달에 실어 날랐던 아폴로의 발사체인데요. 중량만 3,040톤이고, 지구 저궤도에 118톤을 실어 나를 수 있는 괴력을 가졌습니다. 



승용차 한대가 대략 2톤 안팎이니까, 국제우주 정거장에 거의 60대의 승용차를 보낼 수 있는 수준입니다.



하지만, 새턴 V는 아폴로 프로젝트가 종료되면서 퇴역하였습니다. 지금은 만나 볼 수 없어요. 그렇다면 현존하는 최대 로켓의 왕좌에는 누가 앉아 있을까요?



www.nasa.gov




미국의 델타 IV 헤비(ULA)가 세계 최대의 로켓입니다. 



자체 중량이 773톤에 지구 저궤도 수송 능력 29톤을 자랑합니다. 미국의 대형 군사위성을 궤도에 올리는데 대부분 델타 IV가 사용되고 있지요.



가만보자. 델타IV가 29톤이면 108톤의 새턴 V보다 한참 떨어지네요?



모든게 그렇듯 다 돈문제 입니다. 델타IV 헤비의 회당 발사 비용이 4억달러인 반면, 새턴V는 한 번 쏘는데 지금 화폐 가치로 13억 달러가 들었습니다. 



en.wikipedia.org




로켓 하나에 1.5조원이라..... 스무번 정도 쏘면, 우리나라 1년 국방예산이 그냥 날라가는 겁니다. -_-;;;;



우주왕복선의 경우, 회당 발사 비용이 새턴V와 맞먹는 13억 달러에 육박했고, 결국 예산압박을 이겨내지 못해 퇴역해야 했습니다.



en.wikipedia.org




* 스페이스셔틀의 저궤도 수송 능력은 27톤인데, 오비터 자체 중량 108톤에 LEO 화물 수송 능력이 27톤입니다. 둘을 합하면 130톤이 훌쩍 넘어, 발사체의 능력 자체는 새턴V에 필적합니다.



아무리 쇼미더 머니의 천조국이지만, 돈지랄에 장사 없지요. 경제성 때문에 대형 발사체도 퇴역하는 마당이라, 차세대 발사체 개발은 언감생심이었습니다.



www.recode.net




그런데, 혜성같이 등장한 스페이스 X가 발사체의 경제성을 말도 안되게 끌어 내렸습니다. 절찬리에 운용 중인 팔콘9이 발사체 재사용을 실현한 것이지요. 



한 번 사용되었던 1단이 역추진으로 바지선에 사뿐하게 착륙하는데, 이 영상을 처음 봤을때의 놀라움은 정말 잊을 수 없습니다.



en.wikipedia.org




그리고 이 기술을 활용하여 '팔콘헤비'라는 대형 로켓을 만들었습니다. 2018년 1월에 첫 발사가 예정되어있는데, 저궤도 수송능력이 델타IV 헤비를 압도하는 64톤입니다.



그러면서 예상 회당 발사 비용이 9 달러입니다! 1,000억원이면 델타IV 헤비의 25% 정도지요 올레! 



발사체 재사용을 경배하라!



https://twitter.com/elonmusk/status/943420026593337344/




사실 스페이스 X는, 이것도 비싸다 더 저렴하게 만들자! 라는 야심이 있었는데요. 팰콘 헤비에 크로스피드(Crossfeed) 라는 기술이 적용될 예정이었습니다.



부스터와 메인로켓에 연료 이송관을 만드는 기술인데요, 부스터의 연료를 메인엔진으로 보내면 부스터를 보다 일찍 분리할 수 있게 됩니다. 



forums.somethingawful.com




공기저항 크고 무거운 부스터를 빨리 떼어낼 수 있다면, 수송효율이 올라갈 수 밖에 없지요. 약 10% 정도 더 싣고도 20% 저렴하게 발사할 수 있다고 알려져 있습니다.



하지만 '예정' 이라는 표현을 썼습니다. 크로스피드의 설명은 간단한데, 구현이 쉽지 않습니다. 



https://www.youtube.com/watch?v=y5adchXvmYg




기름난로를 떠올려 보세요. 



난로에 불이 붙은 상태에서 기름을 붓다가는 자칫 큰 불이 날 수도 있습니다. 강력한 화력의 로켓인데, 이송 중인 연료 파이프를 분리하기란 쉽지 않은 기술입니다.



일단 현 시점에서 팰콘 헤비에는 크로스피드가 적용되어 있지 않습니다. 하지만 경제적 이득이 보이니 앨론 머스크가 분명 쉽게 포기하진 않을 겁니다. 



GlobalSecurity.org





언젠간 성공시키고 말 터인데, 우리나라 항우연이 개발 중인 KSLV가 경쟁 할 수 있을런지 모르겠네요. 과연 스페이스X는 크로스피드 기술을 구현 하는데 성공할까요?







세계 최대 로켓


. 나사 새턴 V : 자체중량 3,040톤, LEO 118톤


. 러시아 에네르기아 : 자체중량 2,400톤, LEO 100톤


. 나사 우주왕복선 : 자체중량 2,030톤, 오비터 108톤, LEO 27톤




현존하는 대형 로켓


. ULA 델타 IV 헤비 : 자체중량 773톤, LEO 29톤


. 러시아 프로톤-M : 자체중량 705톤, LEO 23톤


. ESA 아리안5 : 자체중량 777톤, LEO 21톤


. 일본 H-IIB : 자체중량 531톤, LEO 19톤




개발 예정인 대형 로켓


. 스페이스X 팔콘 헤비 : 자체중량 1,420톤 중량, LEO 64톤


. NASA SLS : 자체중량 미정, LEO 130톤



참고링크


헤비리프트 로켓 - 위키피디아


슈퍼헤비리프트 로켓 - 위키피디아