우주탐사용 원자력 전기추진시스템

전문가 제언

○ 구소련이 1959년에 Sputnik 위성을 발사하여 처음으로 우주궤도에 올린 이후 미국과 구소련의 우주 경쟁이 시작되었다. 그 이후로 양국은 우주 원자로 개발에 많은 노력을 경주하였다. 미국은 전원용 원자로 SNAP-10A와 SP-100의 개발을 시작으로, 태양계 혹성에 인류를 보내기 위한 계획을 추진 중이다. 구소련은 TOPAZ 원자로를 개발하여 다수의 감시인공위성에 사용하여 왔다.

○ 현재 우주선을 지구에서 발사하는 유일한 수단은 화학 추진제를 사용하는 방법이다. 일단 우주선이 궤도에 오르면 화학 추진제는 연소 배출속도가 최적 속도에 미치지 못하여 장거리 우주 항행에 부적합하다. 전기추진(electric propulsion) 시스템은 추진력은 작지만 높은 추진 속도를 제공할 수 있고 특히 태양계 외곽으로의 장거리 임무 수행에는 원자력 전기추진 시스템이 요구된다. NASA는 Prometheus 사업을 통하여 장래 우주 임무 수행에 핵심이 되는 VHITAL, ALFA, NuPET과 같은 고출력 전기 추진체(thruster)의 개발을 진행하고 있다.

○ 원자력은 달, 화성, 기타 태양계의 표면에서의 전력공급 지원이나 전기추진 시스템의 에너지원으로 사용된다. 원자력은 고온에서 작동하므로 냉각 면적과 재료를 줄이고 시스템의 비질량을 감소하여 높은 효율을 유지하는 데 기여한다. 예로 NASA의 JIMO 임무에 사용될 원자로는 내화금속 피복재, 고농축 UO2연료를 사용하며 Brayton 변환기와 연결된다. 냉각재의 Brayton 입력온도는 1,150ﾟK이다.

○ 1989년에 창설된 한국항공우주연구원은 현재 소규모의 인공위성을 지구 저궤도에 진입시킬 목적으로 소형위성발사체 개발사업을 추진 중이다. 1993년 이후에 고체 과학로켓을 개발에 성공하였고, 2002년에는 액체추진로켓 KSR-III의 발사에 성공하였다. 한국의 원자력기술은 지금까지 경수로와 액체금속로와 같은 발전용 원자로 개발에 치중하여 왔을 뿐 아직 우주 탐사를 위한 우주 원자력의 개발은 계획하지 않고 있다. 앞으로 우주용 소형원자로 개발이 요구되는 경우 그동안 축척된 기술과 연구경험을 사용하여 기술전환에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

저자

R.J. Cassady, R.H. Frisbee, J.H. Gilland, M.G. Houts, M.R. Lapointe, C.M. Maresse-Reading, S.R. Oleson, J.E. Polk, D. Russell, A. Sengupta

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2008

권(호)

49

잡지명

Energy Conversion and Management

과학기술
표준분류

에너지

페이지

412~435

분석자

강*무

분석물

• 우주탐사용 원자력 전기추진시스템.pdf [320,021 byte]

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