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열 교환에 의한 레이저 추진의 기초연구

전문가 제언: ○ 로켓 등의 추진은 화학추진계와 비화학추진계로 나누어진다. 화학추진 계는 우주왕복선에 대표되는 고체, 액체연료를 이용한 추진계이고 비화학추진계는 추력(推力)을 나오게 하는 에너지 원(源)의 다름에 의해 더욱 더 전기추진, 레이저추진, 원자력추진 및 태양열추진 등으로 나누어진다.

○ 레이저 추진방식은 크게 2종류로 나누어진다. 제1의 방식은 수소처럼 분자량이 작은 작은 물질을 추진제에 이용하고 kW~GW급의 대출력 펄스형 레이저를 이용하는 것에 의해서 플라스마를 생성하고 높은 비율의 추력을 얻는 것에 의해서 실현하는 추진방식이고, 제2의 방식은 물처럼 비교적 분자량이 큰 물질을 추진제로 이용하고 열 교환에 의해 추력을 얻는 추진방식이다.

○ 레이저추진의 유리한 점으로는 1)로켓에 에너지원 탑재의 필요가 없는 것, 2)레이저의 출력을 적절히 변동시키는 것에서 비행의 목적에 맞추어서 비상체(飛翔体)에 필요한 추력을 제어하는 것 중에서 본 연구에서는 열 교환 방식에 주목한다. 이것은 열교환방식이 플라스마 방식에 비해서 피크강도의 높은 레이저를 필요로 하지 않기 때문에 추진기 및 레이저장치의 구조가 간단하게 되고 추진시스템의 경량화가 가능한 이점을 가지는 것에 기반을 둔다.

○ 탄산가스레이저에 대한 수증기 응축 핵의 흡수계수를 도출한다. 또 수증기 응축 핵 모델과 1차원 충격파 관문제와 비교해서 그 타당성을 확인했다. 위에서 취득한 탄산가스 레이저에 대한 수증기 응축 핵의 흡수계수를 사용해서 물 영역과 수증기 및 수증기 응축 핵 영역의 양쪽을 가열하는 추진제 재가열 방식에 의한 열교환형 추진기 모델을 제안하고 있는데 주목해 볼 필요가 있다고 생각한다.

저자: Hiroyuki HAGIYA, Shigeaki UCHIDA, Takashi YABE
자료유형: 학술정보