화성 가기 전에 이미 대박 내버린 일론 머스크 (서울대학교 물리천문학부 이강환 박사) - 요약본

로켓 발사를 위한 연료 공급 방식은?

과학자 이광한 박사님과 로켓 원리에 대한 대화에 따르면 로켓의 연료는 태우기 위해 압력을 이용하여 펌프로 밀어 넣어주어야 하며, 이를 위해 연료와 산화제가 필요해요.

또한, 이러한 펌프를 돌리기 위해서는 터빈을 이용하여 엔진을 돌리는 역할을 맡아야 해요.

연료와 산화제의 비율도 적절히 조절하여 로켓이 안전하게 발사되도록 하는 것이 중요합니다.

로켓의 터빈 손상을 막기 위해 일부러 불완전 연소를 시키고 배기 가스를 밖으로 내놓아 열의 양을 조절하기도 해요.

완전 연소를 하기 전 단계의 가스를 이용하는 시스템이란?

'로켓' 엔진에서는 불완전 연소를 시키면 터빈 날개가 타버리기 때문에, 완전 연소하기 전 단계의 가스를 이용하는 시스템을 사용해요.

터빈을 만들 때는 완전 연소를 다루는 부분은 냉각을 통해 처리하고, 불완전 연소 단계의 가스를 활용하여 터빈을 움직이게 되죠.

로켓 엔진에서는 여러 개의 엔진을 묶은 것은 예산에 따라 가능하기 때문이며, 기존의 엔진보다 출력을 높이고 연료 소비를 줄이는 계획이 있어요.

그러나, 각 로켓 엔진의 조립 구성은 계산을 통해 다양한 조합으로 결정되요.

스타쉽과 기존 로켓의 차이점은 무엇인가요?

"8콘이나인"은 공통적으로 아홉 개의 엔진으로 구성되어 있는데, 최근 로켓 중 하나인 "스타쉽"은 엔진 한 개가 힘 30 톤이기 때문에 기존 로켓과 큰 차이가 있어요.

또한, "8콘이나인"은 각각 독립적인 역할을 하지만, 스타쉽은 "스테이지 연결" 기능이 있어 중간에 남겨지는 쓸모없는 부품을 대폭 줄일 수 있어요.

스타쉽은 누리오회사가 보유한 3개의 엔진이 함께 작동할 때 들어올릴 수 있는 적재 무게도 크며, 수송용으로 정말 많은 것을 운반할 수 있어요.

8콘이나인은 배기 가스가 옆으로 나오는 구조지만, 스타쉽은 위로 향해요.

스타쉽은 대기권 안에서의 최고속도가 매우 높아, 친숙하게 사용될 수 있는 우주국가를 만들 수 있다는 기대도 나와요.

33개 엔진을 합쳐 만든 기술은?

230톤인 엔진을 33개 묶어서 크기는 그대로 유지하면서 더 강력한 출력을 만들어냈어요.

더 큰 크기로는 운반할 수 없어서 엔진 크기를 더 크게 만들 수는 없었고, 이를 위해 새로운 기술을 도입하여 엔진의 크기와 출력을 증가시켰답니다.

이제는 매 종류의 엔진에 'KO이 매'라는 이름을 붙여 구분하고 있어요.

다단 연소 엔진의 종류와 동작 원리

다단 연소 엔진은 풀 플로우 스테이지드 컴버스천 사이클 엔진과 파셜 플로우 엔진으로 나뉘어져요.

풀 플로우 다단 연소 엔진은 배기 가스를 한 번 태우고 또 한 번 태워서 모든 연료를 사용하며, 프리 버너를 통해 지속적으로 연료를 공급해요.

파셜 플로우 다단 연소 엔진은 일부만 연료를 사용하고 남은 연료를 다시 태워서 재사용해요.

풀 플로우가 전체 연료를 사용하여 연소하기 때문에 배기 가스가 없어요.

그러나 파셜 플로우는 연료의 일부를 사용하고 남은 연료를 버리기 때문에 배기 가스가 존재해요.

연료와 산화제 비율을 조절한 엔진 개선 아이디어는?

연료를 과잉으로 사용하지 않고, 산화제를 적절히 섞어 연소를 시키는 방법을 제안해요.

산화제를 너무 많이 사용하면 안전 문제가 발생할 수 있기 때문에, 연료를 적게 사용하고 산화제를 많이 넣어 산소 오버를 방지하면 다시 사용할 수 있어요.

이 아이디어는 클로즈드 사이클 엔진의 효율을 향상시킵니다.

예전에는 날개 재료를 만들 수 없어 미국에서 만들 수 없었는데, 소련이 그 합금을 개발하여 소련 엔진에서 채택했어요.

스패이스X의 연료 사용 변천사와 환경 문제 해결은?

과학 커뮤니케이터가 스타쉽 공장에서 미국과 소련의 우주 개발 역사를 소개하고, 연료 사용 변천사를 설명해주었어요.

소련이 만든 SpaceX의 전신인 로켓 엔진 클로는 1970년대에 만들어졌으며, 그 구조는 현재보다 효율이 낮은 석유를 연료로 사용했죠.

미국도 연료를 과잉으로 사용하여 로켓을 개발했지만, 고온에 대한 문제가 발생해 새로운 연료를 고안하였어요.

수소 연료는 석유 연료에 비해 훨씬 효율적이어서 SpaceX의 스타쉽 화물 우주선에 사용되었고, 이를 통해 석유 대체와 환경 문제 해결에도 이바지했답니다.

수소를 사용하는 우주 왕복선과 발사체에 대해 설명해주세요.

수소 연료 엔진은 부피가 크고 효율은 좋지만 비효율적이에요.

그래도 우주 왕복선과 새로운 발사체에서는 수소 연료 엔진을 사용하고 있어요.

이들은 클로즈 사이클과 파살 플로 방식을 조합하여 개발되었어요.

수소 및 산화제 펌프의 크기 문제로 인해 따로 만들어져요, 랩터 엔진에서도 두 개의 펌프가 사용되고 있어요.

스페이스 엑스의 연료 조합과 풀 플로우 시스템이란?

연료와 산화제는 각각 프리 버너를 거쳐서 로켓으로 들어갑니다.

왼쪽 연료에서는 산화제를 일부 뽑아서 연료 과잉을 만들고, 오른쪽 산화제에서는 연료를 일부 뽑아서 산화제 과잉을 만듭니다.

연료 과잉과 산화제 과잉으로 만든 연료는 메인 로켓에서 태워지기 때문에, 불완전 연소되며 일부 연료가 남아서 다시 연료와 합쳐집니다.

이러한 연료 조합과 풀 플로우 시스템을 사용하여 스페이스 엑스는 대량의 연료와 산화제를 효과적으로 활용하여 로켓을 만들 수 있습니다.

탄두 성능을 높이는 방법은?

연료와 산화제의 출력을 조절하면 탄두의 성능을 높일 수 있어요.

하지만 탄두에 탄 연료와 산화제를 함께 사용하면 출력이 약해질 수 있죠.

그러나 연료와 산화제를 각각 탄 것끼리 만나면 출력이 강해집니다.

연소되는 연료와 산화제는 그대로 유지되며 연속기로 들어오게 됩니다.

또한 메탄 연료를 사용하여 추력과 부피 문제를 최소화하였다는 것이 특징이에요.

래핑트 엔진의 특징은?

단순화를 시켜도 중간 중간에 복잡한 부분이 있어 단순하지 않아요.

자동차 배터리의 원리는 알지만, 실제로 제작하면 어려움이 있을 수도 있어요.

단백질 음료를 만들어보면 물에 잘 녹지 않지만, 제조사에서 만들어진 것은 잘 녹아요.

엔진을 비교하면 크기와 출력, 스러스트 등 여러 가지 중요한 요소가 있어요.

래핑트 엔진은 작은 크기에 높은 출력과 압력을 갖도록 설계된 최신 기술이에요.

스페이스X 2차 발사 실험의 결과는?

11월 19일에 33개 엔진이 모두 붙어서 2차 발사 실험을 성공적으로 진행하였어요.

여러 문제로 인해 1차 발사 때는 여섯 개 엔진이 작동하지 않았지만, 이번에는 수정을 통해 완전한 성공을 이루었고, 33개 로켓의 엔진이 모두 붙어 어마어마한 무게의 로켓을 성공적으로 우주로 발사했어요.

이러한 엔진의 연소와 분리 단계가 중요한데, 모두 완벽하게 붙어 있는 것은 대단한 성과이며, 이를 만든 사람은 정말 대단해요.

스페이스X는 화성을 목표로 하는 우주 탐사를 위한 로켓을 개발하고 있지만, 이미 현존하는 상업용 로켓인 펠컨 9나 펠컨 헤비만으로도 충분한 걸로 알려져 있어요.

스타쉽은 어디로 가는 우주선인가?

일론 머스크의 스타쉽은 위성 쏘는 정도보다 더 쓸모가 있는데, 화성으로 가기 위해 만든 것이에요.

하지만 화성으로 가는 것은 어려우며, 3년 가까이 화성에 머무를 수 있게 충분한 기술과 생존용품이 필요해요.

발사체 쪽에서 스페이스X가 가장 앞서있어 한 번에 100명씩 스타쉽에 태우는 것이 가능해요.

한 명이 화성 여행에서 3년을 버틸 수 있는 만큼의 생활 필수품을 들고 갈 수도 있어요.

스타쉽은 10명 정도 태워도 남은 인원은 짐을 실을 수 있게 설계되었어요.

미국 우주 산업에서 가장 중요한 기술은?

누적 투자금이 10억 달러를 넘는 우주 제조사들 중, 대부분 발사체를 만드는 회사들입니다.

발사체는 우주산업에서 가장 기본적이며, 우주로 가는 데 있어서 가장 중요한 기술입니다.

그러므로 발사체 회사에서 가장 많은 투자가 이루어지며, 발사체 만드는 기술을 개발하는 회사들도 존재합니다.

나중에 발사체를 만들어서 로켓을 쏘아올리는 수익 모델을 가진 발사체 회사들이 있죠.

이에 따라 발사체 회사들에 가장 많은 돈이 투자되며, 이 회사들이 우주산업의 중요성을 강조하는 원동력이 됩니다.

미국 스페이스 산업은 어떤 독점을 가지고 있나요?

스페이스는 전세계 대형 발사체 시장을 독점하며, 로키드 마틴과 보잉이 합작하여 ULA를 설립하여 업무를 수행해요.

ULA에서 만든 아틀라스 로켓은 러시아 엔진을 사용하며, 이로 인해 스페이스 엑스의 경쟁 대상이 되었죠.

미국은 발사체 자체는 만들지만 엔진은 다른 나라의 것을 사용하여 국방 로켓을 쏘는데, 이에 스페이스는 공격적으로 대응해요.

스페이스X와 아리안 스페이스를 제외하고는 대형 로켓이 연구 개발 단계에 머무르고 있는 상태래요.

한국은 대형 로켓 발사에 있어 일곱 번째로 성공했으며, 대형 로켓의 기준은 1톤 이상이에요.

소형 로켓 발사가 어려운 이유는 무엇인가요?

북한을 제외한 선정 기업의 발사 대상은 위성 운영 회사들이에요.

미국과 유럽에서 대응 방침을 만들고 있죠.

하지만 소형 발사체 회사들은 투자를 받아도 발사 성공을 이루지 못해서 어려움을 겪고 있어요.

선정 기업이 독점하는 구조 때문에 2-3년 내로 진입 통로가 어려워질 것으로 예상되어요.

소형 로켓 시장이 어렵다는 상황에서, 스페이스 엑스가 소형 로켓 서비스를 시작했다는 소식이 들려왔어요.

로켓랩과 스페이스엑스의 경쟁과 인공위성 시장

로켓 랩은 돈을 받고 인공위성을 발사하는데, 작년에 8개를 발사했지만 스페이스 엑스로의 시장이 줄어들었어요.

스페이스 엑스는 안전하고 저렴하여 매달 수십 개의 로켓을 발사할 수 있답니다.

인공위성 시장은 계속해서 성장하고 있으며, 스타링크와 같은 경쟁사들도 자사의 아이디어를 통해 지구 관측, 인터넷 제공 등 우주 사업을 진행하고 있어요.

스페이스 엑스는 실험을 통해 수익을 얻으며 지속적으로 로켓을 발사하고 있다는 점도 알아두면 좋아요.

인공위성 개수가 증가함에 따라 공간의 한계가 있지만, 여전히 충분한 공간이 남아있어 우주로의 발사가 계속될 수 있다는 걸 기억해주세요.

한국이 우주산업에서 도약할 수 있는 이유는?

한국에는 페리지 에어로 스페이스와 이노 스페이스가 로켓 개발 중이지만, 투자를 받은 회사들은 로켓 개발에 실패해왔어요.

하지만 우리나라는 재능있는 인재와 야근 정신으로 우주산업에 도전할 수 있어요.

세계에서는 구글과 아마존 같은 글로벌 기업이 우세하지만, 각 나라는 자체 플랫폼을 유지해야 해요.

우주산업에서도 중국과 스페이스 엑스에 대항하기 위해 우리 자체 기수가 반드시 필요해요.

스타링크의 성장과 국제경쟁에 대해서 어떤 내용이 있나요?

일본은 우리나라 자존심에 중요하다고 생각하며, 중국과 일본이 있는데 우리가 없으면 안 된다고 생각해요.

스타링크는 2025년에 300억 달러의 매출을 예상하고 흑자로 전환되었습니다.

스타링크는 월간 인터넷 사용료를 받는데, 이는 기업의 발사 매출보다 여섯 배 이상일 것으로 예상됩니다.

다른 나라에서는 중간 해지 시 위약금과 사업 품도 제공, 일정 금액을 받아 인터넷 서비스가 제한적입니다.

다른 기업들도 우주 인터넷에 관심을 가지고 있으며, 미국에서는 인터넷이 안 되는 경우도 많아 세계적인 시장 규모가 큽니다.

2022년 대부분의 투자는 어디에 몰릴까?

스타트업 투자는 2021년에 많았지만, 2022년에는 절반으로 줄어들었지만 그래도 이전보다는 증가했어요.

이번에는 중국 기업들의 투자도 있었지만, 우리는 그 투자에서 제외되어야 해요.

미국 나사 펀딩으로 달 기지 건설을 도와주기 위해 투자 받은 스타트업 '아이콘'도 있어요.

그러나 2022년 대부분의 투자는 스페이스 X와 블루오리진에 몰릴 것으로 예상돼요.

위성 데이터의 활용과 선점의 중요성은 무엇인가요?

지구 관측위성 데이터와 초소용 위성을 활용하여 데이터 포지셔닝 솔루션을 제공해요.

위성 데이터는 소프트웨어를 통해 분석되고, 이를 통해 지구 관측, 기상 관측, 오염도 측정 등 다양한 정보를 추출해요.

처음에는 우주산업에 대해 잘 모르고 투자했지만, 우주 인프라를 통한 고객 서비스 제공의 중요성을 깨달아요.

위성 데이터를 활용하면 실시간으로 교통 흐름을 모니터링할 수 있고, 선점과 고객 확보가 사업의 핵심이에요.

위성 데이터의 활용에는 높은 해상도와 정보 추출에 대한 노하우가 필요하며, 후발주자는 어려움을 겪을 수 있어요.

위성 데이터 산업에서 성장하는 회사와 이유는?

위성 데이터 산업의 성장으로 플래닛 랩스가 선두적인 회사로 나타났어요.

이 회사는 지구 사진을 찍는 인공위성을 이용하여 광학 사진을 공급하며 높은 매출을 올리고 있어요.

이 업계에서는 인프라와 고속도로 구축 이후 사진 분석을 통해 정부 등에 판매하며 성장하고 있어요.

인공위성 발사와 인공 기상 데이터 수집 등의 사업을 통해 수익을 창출하며, 문제를 해결하고 활용하는 방법이 중요해요.

오비털 인사이트는 데이터와 사진 분석을 중심으로 사업을 추진하며 투자를 받고 있다는 것도 알려져 있습니다.

영상에서 중심으로 다루고 있는 내용은 무엇인가?

'서울대학교 세종캠퍼스'에서 대화 중인 이들은 나가서 얘기하기로 하고, 박사님이 우주산업이라 하면, 로켓이나 인공지능뿐만 아니라 여러 종류의 사업이 가능하다고 이야기하셨어요.

(※앞 부분 대화가 생략된 상황임.)

출처 : https://lilys.ai/digest/157503?sId=VoEzlqu6NXw&source=video&result=blogPost&isBlogRequested=true