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[IT뉴스]플라즈마로 독성 없는 차세대 위성 추진시스템 개발

온카뱅크관리자

2026-01-05 10:57:33

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="W3CUxsiPdl">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="bfbc461d8da928ad6ae0396226dce58a7a09113e08c63d27c04684f8dbbae1d7" dmcf-pid="Y0huMOnQih" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 이안나 포스텍 기계공학과 교수, 이정락 박사과정생, 강홍재 한국기계연구원 선임연구원. 포스텍 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/05/dongascience/20260105105551120wdpg.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="yqhuMOnQJS" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/05/dongascience/20260105105551120wdpg.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            왼쪽부터 이안나 포스텍 기계공학과 교수, 이정락 박사과정생, 강홍재 한국기계연구원 선임연구원. 포스텍 제공
           </figcaption>
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          <p contents-hash="3cb063bbabd060d09231949b46c68a019ecd9ae10c7dfcb47aefebed2518a9bd" dmcf-pid="GsJC3RztnC" dmcf-ptype="general">기존 위성 추진 방식을 극복한 차세대 친환경 추진시스템이 제시됐다. 연료가 극히 적은 상태에서도 안정적인 연소가 가능해 기존 방식의 한계를 뛰어넘은 것으로 평가된다.</p>
          <p contents-hash="d90cecc003b49b0fca9685e70ccb2c5ca918abfd77f2302fe698d0d89baf8cda" dmcf-pid="HOih0eqFLI" dmcf-ptype="general"> 포스텍은 이안나 기계공학과 교수, 이정락 박사과정생 연구팀이 강홍재 한국기계연구원 선임연구원과 함께 플라즈마 기술을 활용해 안정적인 아산화질소(N2O) 기반 추진시스템을 개발했다고 5일 밝혔다. 연구결과는 지난해 11월 8일(현지시간) 국제학술지 '에어로스페이스 사이언스 앤 테크놀로지'에 공개됐다.</p>
          <p contents-hash="9517376aaef02bbad6a65dfca0591b0c0686fc97437bae17e888ce0a4c42cc94" dmcf-pid="XInlpdB3RO" dmcf-ptype="general"> 우주발사체를 타고 궤도에 올라간 인공위성도 장기간 임무를 수행하려면 궤도 미세 수정이나 회피 기동 등을 위해 추진 시스템이 필수적이다. 필요할 때 바로 점화되고 오랜 시간 저장할 수 있는 저장성 추진제가 필요한 이유다.</p>
          <p contents-hash="56ff821d19dee192593798b4d5a1462f34e70b322762b478c3e0f2048a23a482" dmcf-pid="ZCLSUJb0es" dmcf-ptype="general"> 기존 추진제인 하이드라진은 독성이 매우 강해 환경·안전 문제를 안고 있다. 지난해 누리호 4차 발사의 주탑재체인 차세대중형위성 3호도 추진제로 하이드라진을 사용했다. 이 때문에 하이드라진 충전 설비가 전남 고흥 나로우주센터에 건설되기도 했다.</p>
          <p contents-hash="b187ba935e4ef74db58c7da0b6b4d3e9b8ada120f30e15d8457ff3ba252334c5" dmcf-pid="5hovuiKpMm" dmcf-ptype="general"> 치과 마취제로 사용될 정도로 취급이 용이한 아산화질소가 대안으로 주목받고 있지만 안전성·효율성 측면에서 한계가 지적된다. 예를 들어 연료와 아산화질소를 함께 태우는 방식은 소형 추진기에서 효율이 낮고 연료와 산화제를 미리 섞는 방식은 폭발 위험이 커진다. 촉매를 사용하면 구조가 복잡해진다.</p>
          <p contents-hash="20ba9d93488907e2799e942cf727c70681c26b8a148beeb9ee620365216363fa" dmcf-pid="1lgT7n9Unr" dmcf-ptype="general"> 플라즈마가 아산화질소의 한계를 극복할 열쇠로 제시됐다. 플라즈마는 고체, 액체, 기체에 이은 제4의 물질 상태로 불리며 에너지 수준이 매우 높다. 연소 반응을 훨씬 쉽게 시작할 수 있도록 돕는다. 기존에 불이 붙지 않았던 조건에서도 연소를 가능하게 만든다는 뜻이다.</p>
          <p contents-hash="5ef841116517277319aea8e05e1d75738e693b7b32e54737fc71945954cb8b6c" dmcf-pid="tSayzL2udw" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 개발한 '회전 글라이딩 아크 플라즈마(RGA)' 기술을 아산화질소와 메탄(CH4) 기반 이원추진제 시스템에 적용해 성능을 테스트했다. 30~100와트(W) 수준의 저전력으로 즉각 점화했고 연료가 산화제보다 질량비 1000분의 1 수준인 '초희박 조건'에서도 촉매 없이 안정적으로 연소했다. 연소 효율은 87.8%를 기록했다.</p>
          <p contents-hash="5634c062bd5f779485a99d0ba0bf3d00a9058509d78629a4a6cfe7090ee7dd3a" dmcf-pid="FvNWqoV7RD" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 "플라즈마가 연소반응의 문턱을 낮춰 젖은 장작에서도 불씨를 살리는 역할을 한 것"이라며 "연료비가 이상적인 구간에서는 이론적 한계에 가까운 99.9% 효율을 기록했다"고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="8e1dfa567349e349995ec1b7e2a2b56dee0e0e2f2b15a617d64e79d56fca53e3" dmcf-pid="3TjYBgfzdE" dmcf-ptype="general"> 연구성과를 응용하면 무거운 촉매나 예열 장치를 위성에서 덜어낼 수 있다. 폭발 위험이 있는 예비 혼합 과정을 생략해 안전성과 경제성을 높일 수 있다.</p>
          <p contents-hash="0ef1d994e7bab9c4324923afba7270f510e646ab5025cbde85b11be48c285c12" dmcf-pid="0yAGba4qJk" dmcf-ptype="general"> 이 교수는 "플라즈마 기술을 통해 차세대 친환경 추진 기술의 가능성을 확인한 성과"라고 밝혔다. 강 선임연구원은 "저전력에서도 높은 신뢰성을 확보할 수 있어 소형 위성부터 장기 임무 추진제까지 폭넓게 활용될 잠재력이 크다"고 말했다.</p>
          <p contents-hash="c61b50a0fac6909b8cee91fc98154823fc13fe984cec1a89c41445761bc014e4" dmcf-pid="pWcHKN8BLc" dmcf-ptype="general"> &lt;참고 자료&gt;<br> - doi.org/10.1016/j.ast.2025.111256</p>
          <p contents-hash="d9863736a5e82963018585e05126ef27f00986ca6d4cf18101f2cc47ae0b0db6" dmcf-pid="UYkX9j6biA" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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