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민간 우주 발사체 기업 이노스페이스가 차기 발사체 '한빛-마이크로'의 킥스테이지에 탑재될 추력 0.4톤급 액체 메탄엔진(LiMEK-04)의 핵심 기술 개발을 완료했다고 4일 밝혔다.
이번에 확보한 기술의 정식 명칭은 '이원추진제 재생냉각 메탄엔진 연소기 기술'이다. 액체메탄을 연료로, 액체산소를 산화제로 사용하는 메탄엔진에서 두 추진제를 동시에 냉각제로 활용해 연소실을 보호하는 방식이다. 재생냉각은 연소 과정의 초고온 환경에서 엔진 손상을 막고 안정적인 연소를 지속하기 위한 핵심 기술로, 엔진 성능 및 발사체 효율과 직결된다.
기존 메탄엔진은 액체메탄 하나만을 냉각제로 쓰는 단일추진제 재생냉각 방식이 일반적이었다. 이 방식은 충분한 냉각 성능을 확보하려면 높은 추진제 공급 압력이 필요하고, 이에 따라 탱크와 공급계통을 더 견고하게 설계해야 해 중량 증가로 이어지는 구조적 한계가 있었다.
이노스페이스의 이원추진제 재생냉각 기술은 액체산소까지 냉각에 투입함으로써 냉각제 유량을 기존 대비 약 3.0~3.4배 끌어올렸다. 상대적으로 낮은 압력 조건에서도 안정적인 냉각 성능을 확보할 수 있어 탱크와 공급계통을 경량화하고, 발사체 전체 중량 절감과 탑재 효율 향상에 기여할 수 있다는 게 회사 측의 설명이다.
킥스테이지는 발사체 2단 엔진의 연소가 끝난 뒤 분리돼 탑재체를 목표 궤도에 정밀 투입하는 우주 추진 시스템이다. 소형 발사체일수록 중량 민감도가 높아 경량화 기술의 중요성이 커진다. 이번 기술의 적용 의미가 각별한 이유다.
이노스페이스는 2024년 5월 한빛-마이크로 킥스테이지용 메탄엔진 연소기의 237초 지상연소시험을 성공적으로 마쳤다. 이후 이원추진제 재생냉각 기술을 적용한 성능 고도화 작업을 이어오며 액체산소 활용 과정에서 발생할 수 있는 기술적 위험 요소를 단계적으로 해소했고, 지난달 420초 장시간 연소시험을 통해 내구성과 강건성을 실증했다.
김수종 이노스페이스 대표이사는 "소형 발사체 분야에서는 구조 경량화 기술이 탑재 성능과 발사 서비스 경쟁력을 좌우하는 핵심 요소"라며 "이번 기술은 재사용 발사체용 메탄엔진은 물론, 소형위성 궤도 수송용 킥스테이지와 우주 탐사 추진 시스템 분야에서도 폭넓게 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.
