회전폭발엔진 (RDE)을 개발하는 레이시온

(출처; DARPA)

현재 항공기 엔진의 주류는 터보팬 엔진 같은 제트 엔진입니다. 그 외에도 내연 기관을 이용한 프로펠러 엔진이나 그 중간인 터보 프롭 엔진 등 다양한 변이가 있지만, 복잡한 형태의 엔진 구조라는 점에서는 다 비슷합니다. 대안으로 생각할 수 있는 램제트 엔진은 엔진 구조는 매우 단순하나 정지 상태에서는 작동하지 않는 문제가 있습니다.

여기서 대안으로 등장한 것이 연속적인 작은 폭발을 이용해 추력을 내는 폭발 엔진입니다. 이 경우 별도의 팬이나 내연 기관이 필요 없는 장점이 있으나 폭발을 제어하기가 힘들어 현실적으로는 개발이 어려웠습니다. 이 문제를 극복하기 위해 나온 회전 폭발 엔진 (rotating detonation engine, RDE)는 연쇄적으로 작은 폭발을 회전하면서 일으켜 소용돌이 모양으로 가스를 분사해 출력을 내는 방식입니다.

사실은 이것도 초고속으로 일어나는 폭발을 제어하기 힘들기 때문에 이론처럼 쉽지 않지만, 오랜 연구 끝에 하나씩 성과가 나오고 있습니다. 나사는 이미 몇 년 전에 3D 프린터로 출력한 RDE 엔진을 성공적으로 테스트한 바 있습니다.

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(RDE 엔진의 원리)

구조는 단순하지만 고속의 연쇄폭발을 안정적으로 유지하기가 쉽지 않기 때문에 RDE 엔진의 상용화는 아직은 미래의 일입니다. 하지만 이를 앞당기기 위해 DARPA는 대표적인 방산 업체인 레이시온에 실용적인 형태의 RDE 엔진을 개발할 것을 의뢰했습니다.

갬빗 (Gambit)이라고 명명한 RDE 엔진은 정확한 제원이나 목표가 공개된 바가 없으나 개념도를 참조하면 미사일에 탑재할 수 있는 소형 엔진으로 생각됩니다. RDE 엔진은 구조가 단순한 만큼 순항 미사일 엔진처럼 한 번 쓰고 버리는 단순한 엔진에 가장 적합한 것으로 평가 받고 있습니다.

같은 이유에서 로켓 엔진으로도 적합한데, 나사는 RDE 엔진이 구조도 간단하고 크기도 작아 로켓이나 우주선 엔진으로 적합하다고 생각하고 있습니다. 더구나 연료 효율도 RDE 엔진이 전통적인 로켓 엔진보다 우수하기 때문에 상용화를 위해 노력하는 것입니다.

이번 연구가 실용적인 RDE 엔진을 선보이는 계기가 될지 궁금합니다.

참고

https://newatlas.com/military/raytheon-to-build-revolutionary-rotating-detonation-engine-for-darpa/

https://raytheon.mediaroom.com/2023-10-04-RTX-to-develop-rotating-detonation-engine-for-DARPA

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