케로신 75톤 로켓엔진을 약간의 설계변경으로 메탄엔진으로 가능한가?
결론부터 말씀드리면, 기존의
케로신(RP-1) 기반 75톤급 엔진을 “약간의 설계 변경”만으로 80톤급 메탄 엔진으로 전환하는 것은 기술적으로 매우 어렵습니다1.시스템의 근본적 차이
물성 차이: 메탄은 케로신보다 연소 온도가 낮고 그을음이 적어 재사용에 유리하지만, 액체 상태를 유지하기 위한 극저온 환경(-161°C 이하)과 더 큰 탱크 부피가 필요합니다.
2. 핵심 부품의 전면 재설계
터보펌프: 케로신과 메탄은 밀도와 점도가 완전히 다르기 때문에, 연료를 압축하여 연소실로 보내는 터보펌프의 임펠러 형상과 회전수 등을 완전히 새로 설계해야 합니다.
연소기 및 분사기: 기체 상태의 메탄을 효율적으로 연소시키기 위해서는 액체 케로신용과는 다른 구조의 가스-가스(Gas-Gas) 또는 액체-가스 분사기 설계가 필수적입니다.
3. 정부 및 연구기관의 최신 동향
현재 우주항공청(KASA)은 차세대 발사체 사업에서 기존 케로신 엔진 계획을 수정하여 80톤급 메탄 엔진을 새롭게 개발하는 방향으로 선회했습니다. 이는 기존 엔진의 단순 개량으로는 글로벌 경쟁력을 갖춘 재사용 발사체 구현이 불가능하다는 판단에 따른 것입니다.
1. KSLV3 (케로신 1회용 기존안) VS KSLV3 (메탄 재사용안)비교
기존안(왼쪽): 52 m 소모성 발사체 (1단 직경 3.8 m, 2단 3.3 m)
1단 100톤급 케로신 엔진 (다단연소사이클) × 5
2단 10톤급 케로신 엔진 (다단연소사이클) × 2
변경안(오른쪽): 70.8 m 재사용 발사체(직경 4.2 m)
1단 80톤급 메탄 엔진 (가스 제너레이터) x 9
2단 80톤급 메탄 엔진 (가스 제너레이터) x 1
2. 역대 발사체들과 기존안, 변경안의 대략적인 크기 비교
3. 1단 엔진 배치
4. 엔진 세부배치
AIにケロシンエンジンとメタンエンジンルル設計変更で難しいと言う.
ケロシン 75トンロケットエンジンを少しの設計変更でメタンエンジンで可能なのか?
結論から申し上げれば, 既存の
ケロシン(RP-1) 基盤 75トン級エンジンを "少しの設計変更"だけで80トン級メタンエンジンで切り替えることは技術的にとても難しいです1.システムの根本的差
物性差: メタンはケロシンより燃焼温度が低く煤煙が少なくて再使用に有利だが, 液体状態を維持するための極低温環境(-161゜C 以下)ともっと大きいタンク体積が必要です.
2. 核心部品の全面再説係
ターボポンプ: ケロシンとメタンは密度と粘度が完全に違うから, 燃料を圧縮して燃焼室に送るターボポンプの羽根車形象と回転数などを完全に新たに設計しなければなりません.
燃焼機及び噴射期: 気体状態のメタンを效率的に燃消させるためには液体ケロシン用とは違う構造のガス-ガス(Gas-Gas) または液体-ガス噴射期設計が必須です.
3. 政府及び研究機関の最新動向
現在宇宙航空庁(KASA)は次世代足死体事業で既存ケロシンエンジン計画を修正して 80トン級メタンエンジンを新しく開発する方向に旋回しました. これは既存エンジンの単純改良ではグローバル競争力を取り揃えた再使用足死体具現が不可能だという判断によったのです.
1. KSLV3 (ケロシン 1回用既存の中) VS KSLV3 (メタン再使用の中)比較
既存の中(左側): 52 m 消耗性足死体 (1段直径 3.8 m, 2段 3.3 m)
1ただ 100トン級ケロシンエンジン (多段燃焼サイクル) × 5
2ただ 10トン級ケロシンエンジン (多段燃焼サイクル) × 2
変更案(右側): 70.8 m 再使用足死体(直径 4.2 m)
1ただ 80トン級メタンエンジン (ガスジェネレーター) x 9
2ただ 80トン級メタンエンジン (ガスジェネレーター) x 1
2. 歴代足死体たちと既存の中, 変更案の大略的な大きさ比較
3. 1段エンジン配置
4. エンジン詳細配置