(A UCF team has produced a continuously firing prototype of a H2/O2 rotating detonation engine, capable of running until the fuel is turned off – a feat previously thought impossible. Credit: Professor Kareem Ahmed, University of Central Florida)
(Mechanically simple, the rotating detonation engine is dynamically very complex and requires precise timing and fuel delivery rates. Credit: Professor Kareem Ahmed, University of Central Florida)
(The three-inch copper test rig has developed up to 200 lbf, but thrust will increase in a linear fashion as more fuel is added. Credit: Professor Kareem Ahmed, University of Central Florida)
rotating detonation engine (RDE) 혹은 회전식 폭발 엔진은 연소 대신 연속적인 폭발을 이용한 로켓 엔진입니다. 연소는 제어된 화학 반응이지만, 폭발은 글자 그대로 고온 고압의 가스가 급격히 팽창하는 폭발입니다. 따라서 엔진에 적용하기는 쉽지 않습니다. 이론적으로는 연속된 작은 폭발을 이용하면 더 높은 압력과 온도를 구현할 수 있어 연소보다 로켓 엔진의 효율을 높일 수 있으나 폭발은 예측 불가능한 부분이 더 많습니다.
따라서 RDE는 1950년대 로켓 경쟁이 한창일 시절부터 연구가 진행되었으나 현재도 실용화 단계에 이르지 못한 상태입니다. 그러나 몇몇 연구자들은 앞으로 가능성이 있다고 보고 연구를 지속하고 있습니다.
센트럴 플로리다 대학의 카렘 아흐메드 교수 (Kareem Ahmed, an assistant professor in UCF's Department of Mechanical and Aerospace Engineering)가 이끄는 연구팀은 이전에는 불가능하다고 여겨진 산소 - 수소 연료 기반 RDE 엔진을 개발했습니다. RDE 엔진은 연료에 관계 없이 폭발을 통제하기 어렵지만, 액체 산소와 수소는 폭발력이 매우 강하기 때문에 더 힘든 것으로 여겨졌습니다. 연구팀은 3인치 지름의 프로토타입 RDE 엔진에서 최대 200 lbf까지 추력을 높이는 데 성공했습니다. 로켓 엔진으로 사용하기에 충분한 추력은 아니지만, 가능성을 보여준 것입니다.
(로켓 연소 테스트)
산소와 수소는 다루기 힘들고 폭발성이 강해 군사용으 미사일 연료로는 잘 사용되지 않지만, 우주 로켓 연료로는 널리 사용되고 있습니다. 이번 연구는 미래 우주 로켓 기술에서 새로운 가능성을 보여준 것으로 평가됩니다. 다만 폭발 반응을 통제하기 어렵다는 기본적인 사실은 변하지 않기 때문에 앞으로 추력을 안정적으로 높일 수 있도록 후속 연구가 필요합니다.
참고로 이 연구는 미공군의 지원을 받고 있는데, 군사적으로 어떻게 활용될 수 있을지도 궁금합니다.
참고
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