레이저 파워에 의한 항공우주 추진

전문가 제언

○ 현재 인공위성을 쏘아 올려 궤도진입을 위해 필요한 추진제의 질량은 탑재량(운반하는 사람과 화물)의 90배정도가 되어, 추진제의 질량증가는 에너지효율을 저하시키며, 쏘아 올리는 비용증가를 가져온다. 상공에서 사용할 추진제를 그곳까지 운반하지 않고 지상에서 자동차의 연료보급처럼 우주에서 연료보급은 할 수 없는지 발상의 전환이 필요하다.

○ 최근 이런 문제 해결을 위하여 고출력레이저 파워를 사용하여 비행기나 로켓의 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있게 되었다. 고반복 펄스레이저를 사용하면 저손실, 원격적으로 파워를 전송할 수 있어 레이저 애블레이션(ablation)에 의해 추력을 발생한다. 여기서는 레이저파워에 의한 항공우주 추진원리와 응용 가능성에 대해 기술하였다.

○ 레이저 애블레이션에 의한 추력의 발생은 레이저구동관내 가속장치(Laser-driven In-Tube Accelerator, LITA)를 이용하여, 평행레이저빔을 벽면의 추진제에 집광, 애블레이션 제트를 발생시키면 비행체(로켓) 하면의 압력 상승으로 상향추력을 발생한다. 이 때 속도의 증가는 3km/s 까지 기능하여 70%이상의 연료를 절약할 수 있음이 실증되었다.

○ 현재 초음속 항공기는 연비가 대단히 나쁜 것이 문제이다. 항공기가 음속을 돌파할 경우 충격파가 발생하여 추력의 반대방향인 항력이 생겨, 연비가 나빠지게 된다. 이런 문제 해결을 위해, 충격파 전면의 공기를 고출력레이저 펄스로 조사하면 저밀도 버블(bubble)이 생겨, 버블과 충격파의 간섭에 의해 항력을 감소시킬 수 있다.

○ 레이저 애블레이션에 의한 추력(ablative laser propulsion)연구는 항공우주산업의 기술혁신을 가져올 수 있는 기초연구로서 미국, 독일, 일본, 이태리, 중국 등에서 활발하다. 국내에서는 이 분야의 연구가 별로 없으나 고출력 펄스레이저를 이용하여 창조적인 아이디어로 이 분야의 연구를 추진한다면 차세대 항공우주기술을 선도할 수 있는 날을 기대해 볼 수 있다고 생각한다.

저자

Akihiro Sasoh

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

정밀기계

연도

2013

권(호)

82(1)

잡지명

應用物理

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

14~19

분석자

이*희

분석물

• 레이저 파워에 의한 항공우주 추진.pdf [321,113 byte]

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