2021.04.19 고체연료 로켓 vs 액체연료 로켓
[유진투자증권 정의훈] 우주를 줄께 - 재사용 로켓의 선물

고체연료는 말 그대로 연료의 형태가 고체인 추진체를 말한다 고염소산암모늄(AP) 과 같은 산화제와 함께 탄화수소계 고분자를 연료로 사용한다 . 또한 빠르게 연소를 진행하기 위해 고체연료 로켓의 연소관에 높은 반응성을 가진 알루미늄 분말을 넣어 연소 반응을 촉진시키기도 한다 반면 액체연료는 케로신과 같은 액체 추진제와 액체 산소 산화제를 사용하는 액체 추진제이다. 


여기서 산화제란 연료의 연소에 필요한 물질인데 지구 상에는 산소가 있기 때문에 산화제가 따로 필요 없지만 대기권을 벗어나면 공기가 희박하기 때문에 산화제를 함께 탑재해야 한다 액체로켓의 산화제로 사용되는 액체 산소는 영하 100 도보다 낮은 온도와 50 기압 이상의 압력이 필요하다. 2013 년에 발사된 나로호 발사 직전에 주입한 초저온의 액체산소로 인해 로켓 주변의 공기가 얼어붙으면서 나로호 표면에 얼음이 생긴 것을 볼 수 있다. 


고체연료 로켓은 액체연료 로켓에 비해 구조가 단순하고 고체연료를 주입한 채 오랫동안 대기할 수 있다. 또한 구조가 단순하기 때문에 개발 기간도 짧고 비용도 상대적으로 적게 든다는 장점이 있다. 하지만 고체연료는 한번 점화하면 추력을 조절하거나 중간에 연소작용을 멈출 수 없다는 단점이 있다. 또한 추진체의 성능이라 할 수 있는 비추력의 경우 고체연료의 비추력은 200~270sec 으로 액체연료의 비추력 (300~400 sec) 보다 낮다


액체연료 로켓에는 부품 냉각 순환 가스 압력과 분출 조절 장치 등이 로켓 발사에 필요하기 때문에 고체연료 로켓의 구성보다 복잡하다 이로 인해 로켓 제작 과정도 더 복잡하고 비용이 많이 소요된다 하지만 액체연료 로켓은 액체 상태의 연료가 주입되는 연료관과 연료의 연소를 도와주는 산화제가 저장되는 산화제 탱크를 다른 공간에 분리하여 추후 투입량을 조절해 연소작용을 제어할 수 있다 연소작용을 제어할 수 있는 장점을 극대화한 것이 바로 스페이스 X 의 팰컨 9 이다 발사된 팰컨 9 은 목표 궤도까지 올라간 이후 하강하다가 지상에 떨어지기 직전에 다시 연료를 재점화해 안정적으로 착지한다

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