금속을 연료로 사용하는 플라스마 엔진

금속을 연료로 사용하는 플라스마 엔진 - 마그드라이브

(Magdrive's next generation Super Magdrive + Rogue plasma thruster which will be launched June 2025. Credit: Magdrive)

현재 사용되는 로켓의 대세는 화학 로켓입니다. 한 번에 큰 힘을 낼 수 있어 군사 목적인 미사일이나 우주 발사체 목적으로 가장 적합합니다. 하지만 연료 무게 대비 추력이 낮아 연료를 대량으로 실어야 하는 문제점이 있습니다.

반면 이온 플라스마 로켓의 경우 자기장으로 가속된 이온을 이용해 가속하기 때문에 같은 연료 대비 거의 두 배 정도 높은 추력을 기대할 수 있습니다. 대신 한 번에 낼 수 있는 추력이 낮아 군사 목적은 물론 우주 발사체 목적으로 적합하진 않습니다. 그래도 장거리 우주 비행에 적합하다는 점 때문에 최근 많은 연구가 이뤄지고 있습니다.

영국 사우샘프턴 대학의 연구팀이 설립한 마그드라이브 (Magdrive)도 우주 탐사 및 인공위성에 사용할 플라스마 엔진을 개발하고 있는데, 이들의 독특한 부분은 연료로 무거운 금속을 사용한다는 것입니다.

이들이 개발한 슈퍼 마그드라이브 기술은 태양전지에서 얻은 에너지를 이용해 철 같이 무거운 금속을 이온 형태로 바꾸는데서 시작합니다. 이렇게 만든 이온을 총알처럼 쏜 다음 강력한 자기장에서 가속하면 상당한 추력을 내는 이온 플라스마 엔진으로 만들 수 있습니다.

연구팀은 2.5kg에 불과한 작은 프로토타입 슈퍼 마그드라이브 엔진을 2U 큐브셋에 탑재한 후 2023년 팔콘 9 Transporter-6 임무와 함께 발사했습니다. 첫 테스트에 성공한 후 마그드라이브는 5배 정도 강한 새로운 엔진을 우주에서 테스트할 계획입니다. (사진 참조)

마그드라이브가 먼저 초점을 맞춘 시장은 큐브셋처럼 많은 연료를 탑재하기 힘든 작은 인공위성입니다. 철 같은 금속은 무게 대비 부피가 작은 만큼 소형화가 쉽기 때문입니다.

하지만 이들의 궁극적인 목표는 우주입니다. 혜성이나 소행성에서 철, 구리, 알루미늄 같는 금속을 수집한 후 바로 연료로 사용할 수 있기 때문에 우주 탐사가 가능한 범위를 획기적으로 늘릴 수 있다는 게 연구팀의 주장입니다.

참고로 마그드라이브의 수석 과학자는 김민관 박사 (Dr. Minkwan Kim)인데 이름으로 봐서 한국분 같습니다. 우주 개발 분야에서 한국계 과학자의 선전을 기대해 봅니다.

참고

https://newatlas.com/space/super-magdrive-plasma-thruster-metal-fuel/

https://www.southampton.ac.uk/news/2024/09/scientists-begin-testing-space-thruster.page

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